如何控制机床的精度
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1、当代的数控机床，尤其是高精度的数控机床构成：cnc是大脑，伺服是手臂，光栅和编码器是控制精度的传感器 不要将数控机床想象得很深奥，深奥的是数控机床的代码和加工不同材料的时候，需要考虑的各种参数和工艺。真正的数控机床的结构，其实不复杂。 我们用FANUC的数控系统来做一个解释。 1、CNC控制单元（数值控制器部分）。数控系统相当于我们电脑的操作系统，在这上面有各种应用，以及厂商已经根据掌握的工艺编辑好的各种加工软件包。 我们可以类比为：windows系统就是cnc系统，windows中自带的office办公软件就是其中一种工艺应用软件。office在CNC中相当于车床加工的各类直线圆弧，动作等等。 2、PMC控制器。这其实就是运动控制器的大门类的一种。 所谓的运动控制器，类似于人类的小脑和中枢脊椎，你可以灵活运动全靠中枢神经的脊椎，大脑发出信号：看到前面有座山，我们要过去，那么小脑开始控制四肢运动，控制跑步中的四肢协调，不要顺拐，顺拐容易跌到。 3、伺服驱动单元和进给伺服电动机。主轴驱动单元和主轴电动机。伺服电机就是给机床提供动力的部分。所谓的伺服电机通俗的理解就是：一个普通的马达，加上了一个可以精确测量电机转多少弧度的编码器，驱动电机的是驱动器。也叫伺服放大器，这个东西说白了就是中枢神经。将数字信号变成电信号输出给电机。 4、机床强电柜控制信号的输入和输出单元。这就是外部信号的输入和信息输出，用来外接设备。相当于人的感官的中的一种。 例如刀库、交换工作台、上下料机械手等驱动轴信息的输入输出设备。 5、电脑磁盘机、存储卡、键盘专用信息存储设备。这个是数控系统的主机的存储设备。用来存储数据。 6、以太网、HSSB、RS-232等现场加工用的局域网。 这个通讯协议，就是机床内部的信息交换方式，类似于人体内部的神经是依靠酶来传递信息的。 整个机床的元器件组合就是如下的样子，这是fanuc的0i-TD数控机床，可以进行纳米插补的车床用纳米CNC。 0i-TD系列硬件构成 为什么讨论：高精度机床要聊这几大件？虽然这是不少人都知道的，但具体原因，咱们接下来慢慢聊。 2、机床控制构成：是什么让机床可以很精密地切削，车铣，切割，误差精度的±0.001mm以内的？ CNC的功能概况 仔细看上面整个图：上面黑色的字体，都是展现在使用者面前的内容，属于应用层面的东西。 但是红色的字体，就是控制机床各个轴，最后合成一个复杂动作，机床的末端精度就是这些在控制。 先来简单介绍一下运控控制：当你伸手去接一个排球。需要哪些动作？ 接排球动作 最末端是两只手臂接到排球，但是全身所有的关节都要移动。这就是一个复合动作。那么控制这个复合动作的就是： 1、各个关节的快速移动，根据视觉判断球的位置，进行精确的位置控制，让手达到球的落点。（这叫闭环反馈的运动控制） 2、达到预定位置后，发现球因为风速或者外力的原因，偏移了，手快接不到了，或者说发现球的力度太大，这个姿势接不住球了，即使碰到球也容易脱手。那就要开始进行动力学的补偿和调整。【所谓的动力学轨迹补偿，就是身体所有部分都进行移动，不是单单的手再伸长一点，那样会重心不稳，摔倒】 这就是一个复杂的机床精度，在运动中最直白的说明：运动控制和动力学控制。 有体育老师说过，你看到球了不要只伸手，要全身移动去接球。这就是运动学和动力学的覆盖。 当然机械的动力学包含的内容不是动起来这个概念，包括了系统振动抑制，路径规划，力反馈控制等等，这里咱们不展开了说。 3、硬件方面控制机床精度的核心：编码器控制伺服精度，光栅尺检测直线精度。 伺服电机的控制模式 电机的转速快慢，和转动多少角度（反馈在直线上面就是多少圈）决定了位置控制。这都是由编码器决定的。 编码器决定了机床原始精度的数据，也就是根据CNC大脑的数据指定，转动多少距离。所谓的编码器就是在电动机的后面，连通电动机的主轴上面，会有一个码盘。通过电磁或者是光电的形式，记录变化的数值。（目前最高可以记录23位数值） 绝对式编码器 增量式脉冲编码器 |
