简述数控装置和伺服系统的功能

Question

简述数控装置和伺服系统的功能

Answer 1

1.开环控制数控系统：

这类数控系统不带检测装置，也无反馈电路，以步进电动机为驱动元件，如图3所示。CNC装置输出的指令进给脉冲经驱动电路进行功率放大，转换为控制步进电动机各定子绕组依此通电／断电的电流脉冲信号，驱动步进电动机转动，再经机床传动机构(齿轮箱，丝杠等)带动工作台移动。这种方式控制简单，价格比较低廉，被广泛应用于经济型数控系统中。

图3 开环控制数控系统

2.半闭环控制数控系统：

位置检测元件被安装在电动机轴端或丝杠轴端，通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制，其控制框图如图4所示。由于闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节，由这些环节造成的误差不能由环路所矫正，其控制精度不如闭环控制数控系统，但其调试方便，可以获得比较稳定的控制特性，因此在实际应用中，这种方式被广泛采用。

图4 半闭环控制数控系统

3.全闭环控制数控系统：

位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制，其控制框图如图1-12所示。这类控制方式的位置控制精度很高，但由于它将丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统稳定状态很难达到。

图5 全闭环控制数控系统

三、按数控系统功能水平分类

1.经济型数控系统：又称简易数控系统，通常仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统，如：经济型数控线切割机床，数控钻床，数控车床，数控铣床及数控磨床等。

2.普及型数控系统：通常称之为全功能数控系统，这类数控系统功能较多，但不追求过多，以实用为准。

3.高档型数控系统：指加工复杂形状工件的多轴控制数控系统，且其工序集中、自动化程度高、功能强、具有高度柔性。用于具有5轴以上的数控铣床，大、中型数控机床、五面加工中心，车削中心和柔性加工单元等。

Answer 2

数控装置是数控机床的核心，主要是将输入的数据信号进行处理运算，判断。并发出执行命令分配给伺服系统，伺服系统根据命令信号发出执行信号给各个驱动电机，电机带动工作台动作。本回答被提问者采纳

Answer 3

一、数控装置的功能
1.数控装置的功能
数控装置是对机床进行控制，并完成零件自动加工的专用电子计算机。它接收数字化了的零件图样和工艺要求等信息，按照一定的数学模型进行插补运算，用运算结果实时地对机床的各运动坐标进行速度和位置控制，完成零件的加工。
2.数控装置的概述
数控装置（digital controller[2] ，习惯称为数控系统）是数控机床的中枢，在普通数控机床中一般由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。 数控装置接收输入介质的信息，并将其代码加以识别、储存、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控制机床动作。在计算机数控机床中，由于计算机本身即含有运算器、控制器等上述单元，因此其数控装置的作用由一台计算机来完成。
二、伺服系统的功能
1.伺服系统的功能
（1）以小功率指令信号去控制大功率负载；
（2）在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动；
（3）使输出机械位移精确地跟踪电信号，如记录和指示仪表等。
2.伺服系统的概述
伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角），其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。伺服系统最初用于国防军工, 如火炮的控制, 船舰、飞机的自动驾驶,导弹发射等,后来逐渐推广到国民经济的许多部门,如自动机床、无线跟踪控制等。

Answer 4

一、数控装置是数控系统的核心，实际上就是微型计算机系统，其硬件包括中央处理器（CPU）、存储器、局部总线以及输入/输出接口等，软件部就是我们所说的数控系统。
数控装置的基本功能是：读入零件加工程序，根据加工程序所指定的零件形状，计算出刀具中心的移动轨迹，并按照程序指定的进给速度，求出每个微小的时间段（插补周期）内刀具应该移动的距离，把下一个时间段内刀具应该移动的距离送给伺服单元。主要是将输入的数据信号进行处理运算、判断，并发出执行命令分配给伺服系统，伺服系统根据命令信号发出执行信号给各个驱动电机，电机带动工作台、刀具或者旋转主轴等动作（这些动作包括主轴运动、进给运动或者辅助运动）。

二、在自动控制系统中，通常把输出量能够以一定准确度遂输入量变化而变化的系统称为伺服系统或随动系统（拖动系统）。伺服系统主要控制机床的进给运动和主轴转速，数控机床进给伺服系统主要由伺服驱动控制系统与数控机床进给机械传动机构两大部分组成。
伺服系统的作用是：接受来自数控装置（CNC系统)的指令信号，经过放大和转换，驱动机床执行件跟随指令脉冲运动，实现预期的运动，并保证动作的快速和准确。简而言之，伺服系统就是将进给位移量等信息转换成机床的进给运动，数控系统要求伺服系统正确、快速地跟随控制信息，执行机械运动，同时位置反馈系统将机械运动的实际位移信息反馈至数控系统，以保证位置控制精度。
伺服系统按其反馈信号的有无，分为开环、半闭环和全闭环三种控制方式。