機電數(shù)控技術的結合效應

時間：2025-12-08 12:38:38 數(shù)控畢業(yè)論文

機電數(shù)控技術的結合效應

　　機電數(shù)控技術的結合效應【1】

機電數(shù)控技術的結合效應

　　摘要：機電一體化技術指的就是結合機械技術與電子技術的一種綜合技術，進而可以充分發(fā)揮出各自具有的功能。

　　數(shù)控技術指的就是通過數(shù)字代碼的程序指令對機電設備的運行軌跡、速度等進行控制，實現(xiàn)控制與操作自動化的一種技術。

　　本文以數(shù)控機床為例，對機電數(shù)控技術的結合開發(fā)與實施進行分析與研究。

　　關鍵詞：機電一體化數(shù)控技術技術開發(fā)

　　數(shù)控機床是應用數(shù)控技術的新型機電設備，是對傳統(tǒng)機械制造進行滲透而產(chǎn)生的一種機電一體化產(chǎn)品。

　　其技術涉及的范圍比較廣，包括伺服驅(qū)動技術、機械制造技術、自動化技術、信息處理技術以及軟件技術等。

　　一、數(shù)控機床的概述

　　數(shù)控技術的典型應用就是數(shù)控機床。

　　在某種程度上而言，數(shù)控機床的制造水平也就代表了當時機械制造行業(yè)的生產(chǎn)水平。

　　數(shù)控機床指的就是應用數(shù)控技術的機床，此機床的各項操作都是通過數(shù)字代碼程序指令實現(xiàn)的，基本上達到了生產(chǎn)自動化。

　　數(shù)控機床的加工性能要比普通機床強很多，其具備很好的加工適應性，在對加工對象進行更換的時候，只需要對相應的程序指令進行更換就可以了。

　　現(xiàn)階段，數(shù)控機床的結構主要分為三個部分：數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)與機床主體。

　　數(shù)控系統(tǒng)主要就是負責各種邏輯的運算，包括由電力電路構成的輸出設備、程序讀入設備、運算核心等。

　　伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，其主要包括閉環(huán)伺服、半閉環(huán)伺服與開環(huán)伺服這三個結構。

　　其中閉環(huán)伺服的反饋精度比較高，但是在調(diào)試方面就存在著很大的難度，比較適合應用在精度要求比較高的大型數(shù)控機床上;半閉環(huán)伺服的加工精度與速度也是比較高的，但是與閉環(huán)伺服相比還是有一定差距的，其主要適合應用在中小型數(shù)控機床上;開環(huán)伺服的加工精度與速度都會受到一定的限制，但是相對的結構就比較簡單。

　　機床主體的設計充分考慮了精度、熱穩(wěn)定性、剛度以及抗振性等相關方面的要求，使其可以具備良好的適應性、穩(wěn)定性與連續(xù)性。

　　現(xiàn)階段，隨著計算機技術、編程技術以及微電子技術的不斷發(fā)展與進步，使得機電一體化的發(fā)展得到了很大的支持，相應的數(shù)控機床控制系統(tǒng)也越來越智能化與多元化，不僅擁有了自我診斷故障的能力，還達到了自動編程的程度，使得數(shù)控機床更加的自動化與智能化。

　　二、數(shù)控技術的開放式結構

　　隨著科學技術的不斷發(fā)展與進步，數(shù)控技術得到了飛速的發(fā)展，并且逐漸完善。

　　目前，在數(shù)控系統(tǒng)中融入了很多的加工工藝、管理經(jīng)驗以及操作技能等方面的信息，使得數(shù)控系統(tǒng)的智能化水平得到了有效的提高;除此之外，在數(shù)控系統(tǒng)中應用了自我診斷故障與圖形交互等功能，在一定程度上也加快的系統(tǒng)的發(fā)展。

　　針對這樣的情況提出了一種開放式的數(shù)控系統(tǒng)結構，其表現(xiàn)形式主要分為兩種：其一，計算機數(shù)字控制機床和程序計數(shù)器主板的結構形式，也就是將程序計數(shù)器主板插入到計算機數(shù)字控制機床中;其二，運動控制板和程序計數(shù)器的結構形式，也就是將運動控制板插入到程序計數(shù)器的插槽中。

　　對于數(shù)控系統(tǒng)而言，可靠性才是其核心特點，缺乏一定的可靠性也就決定其在生產(chǎn)實踐中無法得到長期的運用，所以，一定不允許發(fā)生程序計數(shù)器死機的現(xiàn)象。

　　綜合考慮，采用第一種結構形式，不僅可以增加系統(tǒng)運行的可靠性，還可以保證界面的開放性。

　　三、伺服驅(qū)動技術

　　伺服驅(qū)動技術指的就是在計算機控制下，通過控制算法軟件對驅(qū)動展開一定控制的伺服設備的有關技術。

　　該技術具有以下優(yōu)點：一是，不存在溫漂效應，具備一定的穩(wěn)定性;二是，一般是以數(shù)值計算為運行基礎，具備較高的精度;三是，應用的是參數(shù)對設置，減少了系統(tǒng)調(diào)整的次數(shù);四是，做成集成電路的難度要小很多。

　　現(xiàn)階段，數(shù)控系統(tǒng)中的伺服技術已經(jīng)取得了一定的突破，主要體現(xiàn)在：驅(qū)動方式已經(jīng)逐漸由直流向交流轉(zhuǎn)變、控制方式已經(jīng)逐漸由模擬硬件向數(shù)字化軟件轉(zhuǎn)變。

　　比如，現(xiàn)階段應用在數(shù)控機床伺服主軸裝置上的交流數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)，已經(jīng)成為控制系統(tǒng)的主要裝置之一。

　　隨著計算機技術、電力電子技術、微電子技術等相關技術的發(fā)展與進步，特別是計算機處理與邏輯運算技術的發(fā)展，有效的促進了伺服技術的發(fā)展與完善。

　　比如，數(shù)字信號處理技術的應用，不僅有效的減少了采樣時間，還加快了系統(tǒng)的運算速度。

　　四、計算機數(shù)字控制機床系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)

　　數(shù)控系統(tǒng)在控制多臺機床操作的時候，需要展開一定的網(wǎng)絡通信，網(wǎng)絡存在的目的也就是為了完成通信與共享信息。

　　這樣的通信方式一般包括四級：一是，企業(yè)管理級，通常是由以太網(wǎng)構成，負責總的協(xié)調(diào)工作，對總生產(chǎn)計劃進行適當?shù)陌才诺取?/p>

　　二是，車間管理級，通常是由以太網(wǎng)構成，主要就是對各車間的生產(chǎn)調(diào)度進行負責，包括安排生產(chǎn)計劃、準備生產(chǎn)設備等。

　　三是，車間單元控制級，通常是由分布式數(shù)控系統(tǒng)展開相應的控制，利用分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)零件程序的上傳下達。

　　同時，計算機數(shù)字控制機床與通信網(wǎng)絡進行連接可以實現(xiàn)維修數(shù)據(jù)的傳遞，讓用戶可以直接與NC生產(chǎn)廠進行通信，從而將各個制造廠聯(lián)系起來，形成一個虛擬的制造網(wǎng)絡。

　　四是，現(xiàn)場設備級，現(xiàn)場設備級的主要任務就是實現(xiàn)設備單機、連線控制、在線監(jiān)測、采集運行數(shù)據(jù)、儲存與統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及通信連網(wǎng)等功能，進而確�，F(xiàn)場設備可以高質(zhì)量的完成生產(chǎn)任務，并且將相關數(shù)據(jù)傳遞給工廠管理層，同時接受管理層下達的相關指令，并且按照相關指令執(zhí)行操作。

　　五、操作與維修

　　數(shù)控系統(tǒng)具有觸摸面板，在操作的時候非常方便、簡捷。

　　隨著相關技術的發(fā)展與進步，采用存儲卡的方式改變數(shù)控技術的發(fā)展得到了廣泛的關注，數(shù)控系統(tǒng)逐漸向智能化、集成化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化以及微機電控制系統(tǒng)方向發(fā)展，無論是操作還是維修都具有一定的簡易性。

　　六、結束語

　　總而言之，隨著科學技術的不斷與進步，機電一體化的發(fā)展也在逐漸進行，相關的數(shù)控技術也得到了廣泛的應用。

　　因此，一定要加強對機電數(shù)控技術結合的研究，為以后相關課題的研究提供可靠的參考依據(jù)。

　　參考文獻

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　　機電數(shù)控技術的結合效應用【2】

　　【摘要】在當前的社會發(fā)展中，機電一體化技術水平不斷提高，在社會各行各業(yè)中得到了廣泛的應用。

　　所為機電一體化技術也就是將現(xiàn)代化電子技術與機械技術中的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，從而達到理想的生產(chǎn)效果。

　　機電數(shù)控技術是由技術人員對具有數(shù)字代碼的程序進行操作，從而對機電工程中設備的運行情況進行全面控制，從而使其實現(xiàn)自動化。

　　本文結合某工廠的數(shù)控車床為例，淺要論述了機電數(shù)控技術的結合效應用，以供參考。

　　【關鍵詞】機電;數(shù)控技術;結合效應用

　　機械制造業(yè)是當前我國社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在其生產(chǎn)與制造過程中，生產(chǎn)車間的數(shù)控車床具有至關重要的作用，其先進程度與科技水平都關系到機械制造企業(yè)的生產(chǎn)能力。

　　所謂數(shù)控車床也就是由技術人員對具有數(shù)字代碼的程序進行控制，從而對機電設備的生產(chǎn)速度、生產(chǎn)效率等進行全面控制，從而使其實現(xiàn)自動化，滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)效果。

　　1 數(shù)控車床的概述

　　相對于普通的自動車床而言，數(shù)控車床具有較高的加工性能，并且其適應能力相對較好，技術人員在實際生產(chǎn)過程中只需要對其中相應的成句進行更換，也就能夠達到理想的加工效果。

　　另外，數(shù)控車床在生產(chǎn)過程中還能夠確保產(chǎn)品加工的精確度，簡化產(chǎn)品加工時的難度，尤其是在小批量的生產(chǎn)當中，更能夠確保產(chǎn)品的質(zhì)量，因此受到了人們的廣泛關注。

　　在當前的社會發(fā)展中，數(shù)控車床主要分為以下三個部分：第一部分：數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要工作內(nèi)容是對產(chǎn)品進行各類邏輯運算，其主要分為點位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)以及連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)三大類。

　　第二部分：伺服系統(tǒng)，它是數(shù)控車床的關鍵部分，在數(shù)控車床運行過程中，該系統(tǒng)主要分為三大結構類型：1)開環(huán)伺服結構，這一結構中并沒有設置檢測設備，在實際加工過程中獲取不了更精確的信息，因此這一結構在實際生產(chǎn)過程中對于產(chǎn)品的加工速度以及精確度都會起到一定的限制多用;

　　2)半閉環(huán)伺服結構，相對于開環(huán)伺服結構而言，這一結構的加工速度以及精確度都能夠受到技術人員的控制，因此，許多生產(chǎn)廠及其數(shù)控車床當中都將這一結構應用在其中;

　　3)閉環(huán)伺服結構，這種結構的工作原理與半閉環(huán)伺服結構的工作原理相似，但是不同的是在閉環(huán)伺服結構的下部分安裝了一個檢測設備，其主要功能是對工作臺的工作位置進行檢測，具有較高的精準度，但是這種結構的調(diào)試難度相對比較大，因此我們一般會將這一結構應用在大型數(shù)控車床當中。

　　第三部分：主體結構，在對數(shù)控車床的主體結構進行設計過程中，設計者應當對其剛度、穩(wěn)定性、精確度等進行全面考慮，這樣才能夠擴大其使用范圍，提高其性能。

　　在現(xiàn)代化社會發(fā)展中，各種電子信息技術的應用推動了機電一體化的發(fā)展，使數(shù)控機床在工作過程中實現(xiàn)了多功能化、智能化以及自動化，確保了其運行的質(zhì)量與效率。

　　2 機電數(shù)控技術的開放式結構

　　隨著社會的發(fā)展以及技術水平的不斷提高，數(shù)控技術開始憑借著各種電子技術的不斷應用而得到了快速的發(fā)展，并將其應用在各種生產(chǎn)工藝當中，現(xiàn)已實現(xiàn)了智能化水平。

　　另外，在數(shù)控技術應用中，通過技術人員在其中設置故障自我診斷裝置等，更是推動了數(shù)控技術的快速發(fā)展。

　　在機電數(shù)控技術發(fā)展中，開放式結構的建立是滿足上述各項目標的基本條件，也就是說，在實際工作中，我們應當建立一個開放式結構的數(shù)控系統(tǒng)，才能夠達到理想的生產(chǎn)效果與目的。

　　通過相關分析發(fā)現(xiàn)，我們在建立開放式結構數(shù)控系統(tǒng)的過程中，其主要分為以下兩種不同的形式：第一種，CNC+PC主板的結構形式。

　　即將PC主板插入到CNC設備中;第二種，PC+運動控制板的結構形式，即將運動控制板插入PC機的標準插槽中。

　　對于熟悉PC計算機的系統(tǒng)開發(fā)廠家而言，選擇第二種結構形式顯然更加具備優(yōu)勢。

　　但是可靠性是數(shù)控系統(tǒng)的核心特性，沒有高度可靠性是不能夠在生產(chǎn)實踐當中得到長久應用，因此，類似PC計算機的死機問題是完全不能發(fā)生的。

　　高精度、高速度的加工要求對于數(shù)控系統(tǒng)而言同樣非常重要，采用開放性的體系結構會影響那些已經(jīng)生產(chǎn)出大量數(shù)控系統(tǒng)廠家，這些廠家會因為采用開放性結構而影響到原有系統(tǒng)的可靠性和維護服務質(zhì)量。

　　采用第一種方案便可以很好地增加數(shù)控系統(tǒng)的開放性，即不對原廠的數(shù)控系統(tǒng)進行任何變動，并在此基礎上為其增加一塊PC板，用戶通過鼠標和鍵盤便實現(xiàn)了PC和CNC的緊密聯(lián)系，它不僅具有可靠的工作性能，而且界面開放。

　　3 網(wǎng)絡通信能力

　　適應工廠自動化需要，支持標準FA網(wǎng)絡及DNC的連接。

　�、俟S干線或控制層通信網(wǎng)絡：由PC機通過以太網(wǎng)控制多臺15i/150i組成的加工單元，可以傳送數(shù)據(jù)、參數(shù)等。

　　②設備層通信網(wǎng)絡：15i/150i采用I/O LINK與日本標準JPCN―1相對應的一種現(xiàn)場總線。

　　③通過RS―485接口傳送I/O信號，也可采用Prellbus―DP(符合歐洲1標準EN50170)以12Mbps進行高速通信。

　　4 CNC系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)

　　數(shù)控系統(tǒng)從控制單臺機床到控制多臺機床的分級式控制需要網(wǎng)絡進行通信，網(wǎng)絡的主要任務是進行通信，共享信息。

　　這種通信通常分四級：首先，企業(yè)(公司)管理級，一般由以太網(wǎng)組成，負責總的協(xié)調(diào)，安排總生產(chǎn)計劃，進行企業(yè)(公司)經(jīng)營方向的決策等。

　　其次，一般由以太網(wǎng)組成，負責全廠各車間生產(chǎn)調(diào)度，包括安排生產(chǎn)計劃、備品備件等。

　　再次，車間單元控制級。

　　一般由DNC功能進行控制。

　　通過DNC功能形成網(wǎng)絡可以實現(xiàn)對零件程序的上傳或下傳;讀、寫CNC的數(shù)據(jù);PLC數(shù)據(jù)的傳送;存貯器操作控制;系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠程控制等。

　　更高檔次的DNC還可以對CAD/CAM/CAPP以及CNC的程序進行傳送和分級管理。

　　CNC與通信網(wǎng)絡聯(lián)系在一起還可以傳遞維修數(shù)據(jù)，使用戶與NC生產(chǎn)廠直接通信，進而，把制造廠家聯(lián)系在一起，構成虛擬制造網(wǎng)絡。

　　最后，現(xiàn)場設備級。

　　現(xiàn)場級與車間單元控制級及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設備單機及I/O控制、連線控制、通信連網(wǎng)、在線設備狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場設備生產(chǎn)、運行數(shù)據(jù)的采集、存儲、統(tǒng)計等功能，保證現(xiàn)場設備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務，并將現(xiàn)場設備生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠管理層，向工廠級提供數(shù)據(jù)。

　　同時也可接受工廠管理層下達的生產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。

　　因此，現(xiàn)場級與車間級是實現(xiàn)工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的基礎。

　　5 結束語

　　通過上述我們可知，數(shù)控機床也就是我們將先進的電子技術與傳統(tǒng)的機械制造技術有機的結合起來，使其優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，從而為生產(chǎn)行業(yè)做出貢獻，生產(chǎn)出理想的產(chǎn)品，促使企業(yè)在市場競爭中不斷發(fā)展。

　　當前，隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術在機械制造業(yè)中的應用，推動了機械制造業(yè)的健康發(fā)展，實現(xiàn)國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

　　【參考文獻】

　　[1]陸筠.基于開放式數(shù)控機床的機電一體化實驗系統(tǒng)[J].機械制造與自動化，2009(05)：125-126.

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　　[3]王相君.煤礦機電質(zhì)量標準化存在的問題及對策[J].科技資訊，2010(04)：256-258.

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