Page 152 - 机械设计制造与自动化技术研究

Research on Mechanical Design, Manufacturing and Automation Technology
机械设计制造与自动化技术研究

1. 数控机床控制系统
数控机床是一种数字控制系统，数控装置中通常有许多输入输出接口与机床
连接。它们既可以用来实现不同类型的信息转换，又可作为各种功能单元之间的

通信通道。数控装置中除 CPU 外还包括存储器、运算器、控制器及模拟电路等
部分。数控装置一般由计算机软件和硬件组成，主要完成对被控对象的解析、运
动轨迹规划、指令序列生成以及结果检测等工作。为了保证数控装置正确地执行
指令，必须设计相应的误差补偿器或伺服放大器。此外，数控装置的精度要求很

高，其尺寸应尽量小而重量要尽可能轻，以便于安装、调试和维护。
数控机床的主要组成部分是数控装置、工作台和电机。数控装置内部由微处
理器、存储器、串行通信接口等组成，用来进行数据处理和运算；机床上装有丝
杠、光栅、导轨、轴承等执行机构，用来进行加工；电机驱动工作台沿轨道移动，

产生 X、Y、Z 三个方向的移动。在数控装置中，通过 I/O 口与机床相连接的还
有各种传感器、继电器、接触器等电气元件。数控装置还向各执行机构提供脉冲
信号，用于控制它们的运动。由于数控机床结构复杂、加工范围大，且要求精确
度高，因此，在数控装置中还采用了许多精密仪表和传感器，如直流电压表、示

波器、交流电流表、温度计等，使数控装置能准确地反映出机床的实际工作情况，
从而保证了加工的质量。数控机床的特点是：能够自动完成各种复杂零件的加工，
加工程序编制方便、可靠；具有良好的人机对话界面，操作简便，且容易实现实
时监控。

2. 多层数控加工中心
多层数控加工中心是一种大型数控机床，具有五轴联动、四轴复合、五轴同
时加工的功能。它由数控系统、伺服驱动系统、机械结构系统、控制检测装置和
辅助设备等组成。

在加工过程中，工件在五个自由度上进行移动、旋转和升降运动。根据加工
要求，通常用指令方式或手动方式对机床的运动进行控制。数控系统负责完成以
下任务：（1）自动生成加工程序；（2）实时监测加工过程中的状态参数，如刀
具位置、运动速度、切削深度等；（3）根据监控结果和机床运行情况，动态地

改变程序参数，以保证加工质量。
伺服驱动器是实现五轴级联动的关键部件，它将指令信息转换为电信号，并
驱动执行机构按照指定的轨迹运动。为了提高加工精度，一般采用闭环控制策略，

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