CNC数控基础知识

1、CNC数控基础知识一.CNC机床与CNC系统CNC的含义是运算机数值操纵。1. CNC机床.金属切削用孔加工、攻丝、镇削、铳削、车削、切螺纹、切平面、轮廓加工、平面磨削、外圆磨削、内圆磨削等。(2).线电极切割机。(3).冲床、步冲、冲压、金属成型、弯管等机床。(4).产业机器人。(5).注塑机。(6).检测、测量机。(7).木工机械。.专门材料加工机械：如加工石材、玻璃、发射性矿料等。(9).特种加工机械激光加工机、气体切割机、焊接机、制图机、印刷机等。随着电子技术和运算机技术以 及IT技术的进展，U前，这些机床与加工设备都可用数值运算机用数值数据进行操纵，称 为CNC操纵。2. CNC系统

2、CNC系统的含义是运算机数值操纵系统。CNC系统的差不多配置CNC操纵单元(数值操纵器部分)。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。PMC(PLC)操纵器。机床强电柜(包括刀库)操纵信号的输入/输出(I/O)单元。机床的位置测量与反馈单元(通常包括在伺服驱动单元中)o外部轴(机械)操纵单元。如：刀库、交换工作台、上下料机械手等的驱动轴。 信息的输入/输出设备。如电脑、磁盘机、储备卡、键盘、专用信息设备等。网络。如以太网、HSSB (高速数据传输口)、RS-232C 口等和加工现场的局域网。机床的CNC操纵是集成多学科的综合操纵技术。一台CNC系统包括：.(7).(1) .CN

3、C单元(操纵器部分)的硬件实际上确实是一台专用的微型运算机。是CNC设备制造厂 自己设计生产的专门用于机床的操纵的核心。下面的儿张图表示出其差不多硬件模块；差不 多的操纵功能模块和一台实际的操纵器硬件。二. 机床的运动坐标及进给轴一台机床有儿个运动轴执行加工时的切削进给，因此称其为进给轴。机床开机后以机床 零点为基准建立了机床的机械坐标系（直角坐标系）。每个轴对应于其中的一个相应的坐标。 轴有直线运动的，有回转运动的。国际标准ISO对坐标轴的方向与名称是有规定的。如下图。 依照规定，按直角坐标系右手法则定义各坐标轴，Z轴正方向一样为机床主轴的方向。X、Y、 Z定义为直线运动轴；U、V、W为分不

4、平行于X、Y、Z的直线运动轴；A、B、C为回转 运动轴，分不H绕X、Y、Z运动，其正方向符合右手螺旋规则。CNC操纵时用程序命令X、 Y、Z、U、V、W、A、B、C等指令被控的坐标轴，用数值指令其运动的距离，正负号指令 移动方向，F指令运动速度。例如：G01 X120Y-300F1000；意义是G01： X轴与Y轴和谐运动，加工一条直线；X120, Y-300： X轴走120mm； Y 轴走一300mm； F：进给速度为1000mm/分。三. CNC插补与位置操纵指令的输出1. 轨迹运动的插补运算插补器CNC对机床的坐标运动进行操纵。在操纵原理上这是位置量操纵系统。需要操纵的是： 儿个轴的联动

5、，运动轨迹（加工轮廓）的运算：最重要的是保证运动精度和定位精度（动态 的轮廓儿何精度和静态的位置儿何精度）：各轴的移动量（mm）；移动速度（mm/分）；移动 方向；起/制动过程（加速/降速）；移动的辨论率。现代的CNC系统是纯电气的操纵系统。 进给轴的移动是由伺服电动机执行的。通常，一个进给轴山一个伺服电动机驱动。电动机由 伺服放大器供给动力。伺服放大器的工作1（1 CNC的插补器的分配输出信号操纵。CNC对机床进给轴的操纵，是执行事先编制好的加工程序指令。程丿芋指令是按零件的轮 廓编制的加工刀具运动轨迹（如上图）。程序是依照零件轮廓分段编制的。一个程序段加工一 段形状的轮廓。轮廓形状不同，使

6、用不同的程序指令（零件轮廓形状元素）。例如：G01-直线运动指令；G02-顺时针圆弧运动指令；G03-逆时针运动圆弧指令; G32 G33） 一-螺纹加工然而，在一段加工指令中，只是编写此段的走刀终点。如：下面一个程序段要加工X-Y平 面上一段圆弧，程序中只指令了终点的坐标值X100； Y-200： G90 GI7 G02 XI00. Y-200. R50. F500；此段的起点已在前一段编写，确实是前段的终点。因此，加工此段时，如上图所示， CNC操纵器即运算机处理器只明白该段的起点和终点坐标值。段中的刀具运行轨迹上其它各 个点的坐标值必须由处理器运算出来。处理器是依据该段轮廓指令（G02）

7、和起点和终点的 坐标值运算的，即必须算出期望加工的工件轮廓，算出在执行该段指令过程中刀具沿X轴和 Y轴同时移动的中间各点的位置。X轴和Y轴的合成运动即形成了刀具加工的工件轮廓轨 迹。除此之外，在程序中必须指令运动速度（加工速度），如：F500 （mm/min）。在位置运算 时，要依照轮廓位置算出对应点的刀具运动方向速度。此例中是分不算出沿X轴各点的对应 速度和沿Y轴各点的对应速度。实现上述运算的机构称之为插补器。插补器每运算一次称为 一个插补周期，一样为&ns；运算复杂型面的插补器使用高速CPU,插补周期可缩短，U前 可达2mso 一个程序段分多个插补周期，取决于轮廓形状和轮廓尺寸。执行上例程

8、序段的指令是进行顺时针圆弧的插补。是执行以圆弧运算公式为基础的插补子程序。运算时的判定条 件是：不断地执行刀具沿X轴向和Y轴向的进给，每进给一个脉冲当量即判定是否到达终 点，是否超差，运算方向是顺时针，进给当量是lum/脉冲，速度是5（X）mm/minoCNC的系统操纵软件中包括了多个插补子程序，工件形状的每一种儿何元素均对应着刀 具的一种儿何运动，因此就要求CNC有相应的插补子程序。这确实是CNC系统操纵软件中 操纵坐标轴运动的G代码。如：GOB G02, G03, G32, G33, G05, G08。还有一些子程序是考虎加工工艺的要求操纵刀具运动的。G代码越多，CNC的功能也就越强。用这

9、些G 代码编制零件的加工程序。CNC的系统操纵软件是用汇编语言编制的。不同类型的机床使用 不同的CNC系统。因此，这些系统的操纵软件是完全不同的。插补器的硬件是CNC的主 CPU。因此，还有用纯硬件的插补器。2. 插补脉冲的分配输出通过插补运算，算出了加工所要求的工件形状在同一时刻周期（插补周期）内各个坐标 轴移动的距离（移动量），它是以脉冲数表示的，如：在本插补周期内X轴进給25个脉冲; Y轴进給50个脉冲，分不送给对应的坐标轴，作为相应轴的位置移动指令。脉冲序列有正 负号，指令对应轴的运动方向；脉冲序列按一定的频率输出，指令该轴的运动速度。这一装 置叫做脉冲分配器为了防止产生加工运动的冲击

10、、提高加工精度和光洁度，在脉冲分配给各 进给轴之前，对进给速度都进行加/减速。如下图所示，CNC可实现两种加/减速操纵：插补 前加/减速和插补后加/减速。插补后通常用直线型或指数型加减速方法：指数型加/减速的速 度变化比较平滑，因而冲击小，然而速度指令的滞后较大。相反，直线型加减速的速度变化 迅速，时刻常数设得较小时会造成冲击，引起机床的震动。然而，加工出的零件轮廓可能与 程编的轮廓接近。插补前用直线型加减速方法，如此能够减小加工的形状误差。除此之外， 为了提高加工精度和加工速度，还开发了预读/预处理多个程序段、精细加减速等CNC软件。3. 加工刀具的偏置及补偿上述插补的位置脉冲，是按工件轮廓

11、编制的程序运算出来的，即刀具中心点的运行轨迹 是工件的轮廓。考虑到刀具有半径和不同的长度，实际加工时刀具中心不能按此轨迹行进， 必须依照实际使用的刀具，计入事实上际半径和长度，由CNC运算出实际刀具的中心轨迹, 按此轨迹操纵刀具的移动。此功能叫做“刀具的偏置及补偿”。加工程序轨迹偏移 的插补器执行刀具 以此操纵刀具的行（1）.刀具半径偏置，补偿如下图所示，实际的刀具中心轨迹与按照零件轮廓尺寸编制的CNC 了一个刀具半径的尺寸。在编程时，用G指令（G41, G42）告诉CNC 半径的偏置运算，插补器即按照实际的刀具半径运算出刀具的中心轨迹， 进。确实是讲，上述脉冲分配器输出的给各个进给轴的脉冲数

12、，是插补的零件轮廓偏移了一 个刀具半径后的刀心轨迹的进给脉冲数。每个轴的补偿脉冲分不送给相应的进給轴。实际刀 具的半径值在加丄前必须输入至刀具补偿储备器。刀具补偿储备器可同时储备多把刀具的儿 何尺寸（半径值）。加工中用哪一把刀具，山程序用刀具号指定，如：T102o依照程序中指令 的刀号，CNC插补器找到实际的刀具半径值执行运算。G41为左刀补：沿着刀具行进的方 向看，在工件的左侧加补偿：G42：沿着刀具行进的方向，在工件的右侧加补偿。加工前， 用一把刀具的长度作为基准，将实际加工中使用的各把刀具先测量好其与基准刀具刀长的正、 负差值，将这一差值与上述的刀具半径值一样按刀号输入刀具补偿储备器。编

13、制加工程序时, 编入刀具号。加工的开始，用基准刀具的刀尖对刀。CNC执行加工程序时，依照程序中指令 的刀号找出刀长的差值，按刀长差值的符号伸长或缩短，进行补偿。上图是铳床刀具长度的 补偿，只有Z向补偿。关于车床，有X和Z两个方向。如下图所示。在铳床类的CNC系 统中，用G43和G44指令刀具的长度补偿，G43为正刀补，立即刀具补偿值加到程序指令 的终点坐标值上。G44为负刀补，即山程序指令的终点坐标值减去刀具的补偿值。加工复杂 形状的零件（如模具）需要用多个坐标轴同时移动的多坐标插补器。因此也必须用多坐标（多 维）的刀具补偿。四. 运动误差的补偿1. 运动轴反向时的间隙补偿（失动*补偿）在机床

14、工作台的运动中从某一方向变为相反方向的反向时刻，会山于滚珠线杠和螺母的 间隙或丝杠的变形而丢失脉冲，确实是所讲的失动量。在机床上打表实测各轴的反向移动间 隙量，依照实测的间隙值用参数设定其补偿量-补偿脉冲数（1 urn/脉冲）。如此，在工作 台反向时、执行CNC的程序指令的移动前，CNC将补偿脉冲经脉冲分配器、按CNC事先 设定的速率输出至相应轴的伺服放大器，对失动量补偿。反向间隙值与工作台的移动速度有 关，设定相关参数，系统能够对G00 （快速移动）和进给速度（F）下的间隙分不进行补偿。2. 螺距误差补偿机床使用的滚珠丝杠，其螺距是有误差的CNC可对实测的各进给轴滚珠线杠的螺距误 差进行补偿

15、。通常是用激光干涉仪测量滚珠丝杠的螺距误差。测量的基准点为机床的零点。 每隔一定的距离设置一个补偿点，该距离是用参数设定的。因此，各轴能够任意设定，比如: X轴的行程长，设为50mm补一个点，Z轴行程短或是要求移动精度高，设为20mm补一 个点。补偿值依照实际测量的滚珠线杠误差确定，其值（补偿脉冲个数）按照补偿点号 （从基准点即机床零点算起）设入CNC的螺距误差补偿储备器，如下图所示。通常，一个 补偿脉冲的当量是一个口补偿值可正、可负。在进给轴运动时，CNC实时检测移动距离,按照这些事先设定的参数值在各轴的相应补偿点给各轴分不输出补偿值，使相应轴在CNC 插补输出脉冲的基础上多走或少走相应的螺

16、补脉冲数。近来，CNC系统开发了按工作台移动 方向的双向螺距误差的补偿功能。进一步提高了进给轴的移动精度。五. 信息、数据的输入、输出操纵CNC的输入信息与数据包括加工程序，功能参数，系统参数，机床参数，伺服操纵参数, 上轴操纵参数，PMC参数，刀具数据，Macro（宏）变量，坐标系，专用软件数据这些信 息与数据山信息输入/输出操作设备经相应的数据口输入或输出。1. 数据的输入、输出设备CNC系统U前常用的I/O设备有：（1）.键盘：为了减小安装尺寸，通常是专门设计的， 称为MDI键盘，向CNC输入信息与数用于操作CNC单元。（2）.机床操作面板：操作 丄操作机床的各种动作。(3). PC机。

17、(4).软磁盘驱动器(Handy file)： FANUC系统的专用设 备。(5). Panel- i： FANUC系统的专用设备。(6). Flash储备卡等等。每一种设备都有相应的 驱动与操纵程序。2. 数据的输入、输出口CNC操纵器上配有儿种数据传送口，用于与外界数据设备的连接。(1) . RS-232C 口：连接PC机、软磁盘驱动器等有吊行通讯口的设备。(2) . HSSB：高速串行数据总线，用于打PC机或Panel- i连接，高速传送数据。(3) . I/O Link：是基于RS-485的数据口，日本的工业企业标准，用于传送机床强点操纵 的I/O信号信息。(4) .以太网。(5) .

18、现场局部网络。关于和，下面专门叙述。3. 显示器用来显示系统的操作与运行的现状与结果，显示加工仿真图形。U前的FANUC系统差 不多全部使用LCD显示器。这种显示器体积小，彩色显示器的色彩丰S,加工件的仿真专 门逼真。六. 网络及CNC加工的集中操纵机械加工厂的网络一样可分3级：厂级网；加工单元级网和下级的现场网厂级和加工单 元级网U前多用以太网。加工现场网络，FANUC系统可配：Profibus-DP： Devicenet； FL-Neto 选用不同的网路需配不同的网路板1. 以太网FANUC CNC-16i/18i/21i Oi-C可配3个不同用途的以太网口：内装于CNC主板的以 太网口，

19、网板和网卡，其中，网卡为即用即插，为临时用途，如调试梯形图；调试机床的进 给伺服特性和主轴特性。网板是在系统上增加的插板，上有大容量半导体储备器(最大 1GB),代替硬磁盘。要紧用于与大容量数据设备(如PC机)连接，批量传送数据与信息， 如用于模具加工。内装于主板的以太网口可用于单元操纵，与单元操纵主机连接。2. 现场网现场网络用于与其他设备批量传送I/O操纵信号信息。如，在自动生产线上与其它专用 加工机械、装料/卸料机械、物料搬运机械、清洗机械等的信息(信号)联系。依照要求或地 域可选Profibus-DP, Device-net或FL-neto FANUC生产了这些网路板，并开发了相应的配

20、 套软件。3. CNC加工的集中操纵现代的机械加工工厂(如汽车发动机制造厂)使用CNC机床不只是使其单机运行，是 将多台CNC机床和有关的专用设备如上/下料装置，物料传送机械，清洗机，翻转机，测量 机，专用加工机等连成流水生产线。对这些机械用网路连接起来，用运算机实施生产的集中 治理。整个工厂的生产集中治理的基础是加工单元的集中操纵。加工单元操纵器：山一台主 运算机集中操纵多台CNC机床的运行。主机与CNC系统用以太网连接。为实现对多台CNC 机床的集中操纵，操纵加工单元的主运算机必须能猎取各CNC机床的各种信息与数据，包 括：.机床的运行状态：是处于加工运行依旧待机；是否有报警；加工哪一个程

21、丿芋？哪一 个程序段？是否终止了此次的加工任务？.CNC与机床的信息与数据，如：CNC储备 的加工程序；机床正在运行的加工程序；CNC储备的刀具信息；主轴上的刀具号；已加工的 匸件数；加工时刻；程序的运行时刻；CNC参数；伺服参数；主轴参数；机床参数：PMC参 数；PMC的梯形图；宏变量；报警号与信息等等。确实是讲，主运算机能够实时监视各CNC 机床的运行状况，了解对机床进行爱护的信息。另外，主运算机还必须：.对各机床进行 必要、有时是实时的操纵。如，机床的暂停，急停：.信息与数据的下传，如：加工运行 指令；要求的加工工件数；加工程序；刀具信息；CNC参数；伺服参数；主轴参数；机床参 数；PM

22、C参数；PMC的梯形图；宏变量等等。. CNC机床的爱护与修理指导信息。最终 用户可在单元操纵的主运算机上自行开发集中操纵软件（包括生产治理，打算调度，加工现 场监控，故障诊断等软件）。这些应用软件的开发基础，必须使用CNC系统的生产厂家提供 的CNC信息库与通讯软件包。FANUC为用户开发了用于此U的的工具软件FOCAS （FANUC OpenCNC Application Software）.利用该软件包提供的指令，用户能够实现主运算 机与CNC的通讯，上/下传送上面所述的信息与数据。为了方便用户，FANUC还开发了单 元操纵器-i-CELL作为商品。下面的图是i-CELL的功能框图。假如

23、CNC使用的PMC是 SB7,还能够传送与显示（在主机上）被控机床的梯形图。七PMC和机床的强电操纵机床的开机、停机；上轴的起动、停止；加工的开始、终止、中停；润滑、冷却的开、 关；丄件的装、卸操纵；找刀、换刀；丄作台交换；辅机的起、停等这些机床动作，差不多 上山接触器、继电器、阀执行的。指令这些动作的操纵信号相互间都有一定的顺序或时序， 相互之间是互锁的。一般机床因动作简单，III电气元、部件（按钮，按键，触点，线圈等） 按继电逻辑的原理图硬接线实现的，运行起来不可靠。CNC机床采纳PMC逻辑操纵。PMC 事实上确实是PLC （可编程逻辑操纵器。）然而因为FANUC的机床操纵PLC是专门用于

24、操 纵机床的，其中有多条专用指令，故而叫做PMC-一可编程机床操纵器。而且，PMC的程序 格式FANUC采纳的是梯形图。梯形图的显示格式专门类似于机床的继电逻辑图，直观易明 0,易编，易操作。CNC-启动，PMC程序即运行。在CNC执行加工程序时，PMC与加 工程序并行运行。PMC时刻扫描机床或机床操作者的输入信号和强电柜操纵信号的执行结 果。执行上述机床上的各种动作，在加工程序中需要编制操纵指令：M （辅助功能），T （换 刀），B （第二辅助功能）。1. 信号及其地址PMC把信号依照其作用部位及作用方向分为4种，X： III机床输入至PMC。如：操作员由机床操作面板上输入的按钮、按键、开关

25、信号。Y： ihPMC输出至机床的使机床强电动作的信号。如：主轴的正、反向；润滑、冷却的 开/关信号。PMC处理梯形图程序输出这些信号使机床动作。G： PMC输出至CNC的信号（CNC输入）。这些信号中有些是启动CNC的一个子程序。这些子程序是CNC操纵软件的一部分：依 照机床的实际动作设计好的机床的强电操纵功能。如：急停（G8.4）：自动加工程序启动（G7.2）； 工作方式选择（G43.02）另外一些信号是PMC通知CNC,使CNC改变或执行某一种运行。 如：FIN（G4.3） -是PMC通知CNC辅助功能M或换刀功能T差不多终止执行。CNC同 意到该信号后即可启动下个加工程序段的执行；*S

26、STP CG29.6）： CNC停止主轴电机的操纵 信号。F： CNC输出至PMC的信号。其中的一些信号是反映CNC运行状态的标志，讲明CNC正处于某一状态。如：AL （F1.0）：报警状态。MV （F102）：进给轴移动中。另一些信号是CNC响应X （通过G）后， 执行某一运行的结果，用以通知PMCo PMC收到该信号，视其具体情形，再做适当处理。 还有一些信号是加工程序指令的译码输出。如：M代码（F10F13）： T代码（F26F29）。 CNC将这些信号输出给PMC进行处理。上述这些信号在梯图程序中都必须给予地址。G和 F信号的地址是Itl CNC的系统软件规定好的，是固定的。有一些X信

27、号地址也III CNC规 定好。CNC提供地址表。Y信号可llj PMC设计人员自行指定。X和Y信号由输入/输出模 块经CNC的I/O Link 口与CNC单元连接。X和Y信号的另一端经电缆线与电器元件连接。2. 内部寄存器T,在编制PMC程序时，为了储存数据或信号，PMC要用到内部的一些寄存器：R, K, D, C,和 A。R：中间寄存器。可任意使用。K：保持型寄存器。储备的内容山后备电池坚持。有儿个储备单元已被PMC系统使用。D：数据储备器。如储备刀具表；主轴变速的各挡速度表。T：定时器。储备定时器时刻。C： il-数器。储备计数器的预置值，计数值。A：显示信息：储备信息字符。3. 功能指

28、令编制机床的PMC （PLC）操纵逻辑，第一必须要弄清所操纵的（要实现的）机床动作， 对该动作的各个细节排出时序，即，将实现该动作的一步步的子步骤（细微动作）按先后次 序列出顺序表，必要步骤还要估量出其执行时刻，还要考虑各动作之间的相互关系，动作之 间的互锁和解锁条件，另外要了解实现各细微动作，执行PMC指令的电器元件。PMC逻辑 确实是用PMC指令（语言）将这些细微动作的执行按顺序表示出来。关于顺序逻辑程序， 不同的系统制造厂提供了不同的格式，常用的有：语句表和梯形图。FANUC的PMC逻辑程 序用梯形图格式，特点是直观，类似于机床的继电器逻辑图，因此专门易于明白得。而且， PMC语言用了许

29、多专用指令，称为功能指令。如此，逻辑图编得相当简洁。FANUC PMC的 功能指令约有50余条，但实际常用的也确实是20条左右，如：定时器，计数器，回转指令， 译码器等。下面的两张图为功能指令格式和功能指令集（部分）。4. 梯形图5. PMC的执行CNC开机后,CNC与PMC同时运行。若是PMC接收到机床操作者的X信号要求CNC 实现某一操作，例如启动自动加丄程序，在梯形图中就把该X信号送到G7.2, CNC收到该 指令后，明0是执行自动循环启动子程序，即赶忙执行。执行过程中输出F0.5,通知PMC, CNC正处于运行加工程序状态。假如CNC在执行加工程序时，发觉程序段中有M, T等指 令，立

30、即该指令译码后以F信号地址送往PMC,例如：M代码，送到F10F13。PMC处理 （译码，顺序和互锁）后，在经某一丫地址送到强电柜，山执行元件（继电器等）执行所须 的操纵动作。若M指令所在的零件加工程序的程序段中有进给轴运动指令，被控轴走完要求 的移动量后，还要判定PMC是否差不多执行完CNC给予（指令）的动作，因此就要求PMC 在执行M, T等指令时必须返回一个完成信号FIN。CNC收到该信号时，即可读下一段，执 行下一个程序段。八.进给伺服轴操纵机床工作台（包括转台）的进给是用伺服机构驱动的，口前差不多上电气化的，是用伺 服电动机驱动的，而且多数差不多上用同步电动机。电动机与滚珠丝杠直截了

31、当连接（如下 图），如此山于传动链短，运动缺失（lost motion）小，且反应迅速，因此可获得高精度。机 床的进给伺服属于位置操纵伺服系统。如下图所示，输入端接收的是来自CNC插补器、在 每个插补周期内吊行输出的位置脉冲。脉冲数表示位置的移动量（通常是一个脉冲为1 U m-即系统的辨论率为lum）；脉冲的频率（即在单位时刻内输出的脉冲数的多少）表示 进给的速度；脉冲的符号表示轴的进给方向,通常是将脉冲直截了当送往不同伺服轴的指令输 入口。下图只画出了一个进给轴，实际的机床有儿个轴，然而操纵原理差不多上一样的。儿 个轴在同一插补周期内接收到插补指令时，山于在同一时刻内的进给量不同，进給速度不

32、同, 运动方向不同，其合成的运动确实是曲线，刀具依此曲线轨迹运动即可加工出程序所要求的 工件轮廓。对进给伺服的要求不只是静态特性，如：停止时的定位精度、稳固度。更重要的 是进给的伺服刚性好，响应性快，运动的稳固性好，辨论率高。如此才能高速、高精度地加 工出表面光滑的高质量工件。1. 伺服系统的结构类型伺服系统分为开环和闭环两种结构。开环：所谓开环，确实是没有位置反馈的伺服系统。这种结构的电气系统都用步进电动 机驱动。III于没有速度和位置的反馈，因此跟随精度差，响应性差，因此加工精度差，效率 低。闭环：闭环是有被控元件的位置反馈的伺服系统。系统的构成包括：执行元件-伺服 电动机（一样与滚珠丝杠

33、直截了当连接）：速度操纵器和位置操纵器，位置操纵器接收CNC插 补器的输出指令2. 同步电动机闭环伺服结构的电气系统U前都用交流伺服电动机驱动，多数使用永磁式同步电动机。 永磁式同步电动机的结构如下图所示。其转子是用高导磁率的永久磁钢作成的磁极，中间穿 有电机轴，轴两端用轴承支撑并将其固定于机壳上。定子是用矽钢片叠成的导磁体，导磁体 的内表面有齿槽，嵌入用导线绕成的三相绕组线圈。另外在轴的后端部装有编码器。当定子 的三相绕组通有三相交流电流时，产生的空间旋转磁场就会吸住转子上的磁极同步旋转。同 步电动机的速度操纵与电功率的提供是用逆变器，逆变器中从直流变到三相交流的功率驱动 电路元件需要依照转

34、子磁场的位置实时地换向，这一点专门类似于直流电动机的转子绕组电 流随定子磁场位置的换向。因此，为了实时地检测同步电动机转子磁场的位置，在电动机轴 上（后端）安装了一个编码器（光码盘-图中的11）。山于有了光码盘，不管电机的转速 是快、依旧慢，均能够随着电机轴地回转实际地测出转子上磁极磁场的位置，将该位置值送 到操纵电路后，使操纵器能够实时地操纵逆变器功率元件的换向，实现了伺服驱动器的自控 换向。因此，有人将这种同步电动机的驱动操纵器和电动机一起称为自换向同步电动机；5 外，因为其操纵特性类似于直流电动机，因此也称为无整流子式直流电动机。直线电动机：为了提高工作台的运动速度，提高加速度，简化传动

35、链，从而提高传动精 度，近来乂显现了直线电动机。这种电机属于直连电动机，即直截了当装在直线运动的工作 台上。3. 位置传感器和速度传感器光电编码器：编码器是回转运动的测量元件，通常是装在电动机轴上或是滚珠丝杠上， 它直截了当测量的物理量是电动机或丝杠转过的角度。编码器分为增量式测量或绝对a式测 量两个品种。直线光栅尺：日前，测量直线运动部件的位置或位移使用直线光栅尺。光栅尺有使用玻 璃的透射尺和使用金属基板的反射尺。工作原理与光电编码器类似。透射式光栅尺易于安装, 直截了当贴装在工作台的侧面，故使用较多。4. 伺服驱动器操纵同步伺服电动机运行的放大器（驱动器）是交流逆变器。FANUC将放大器分

36、为两 个模块：整流供电模块（PSM）和伺服逆变模块（SVM）九.主轴的驱动操纵U操纵框图主轴操纵要紧是速度及电动机的转速操纵。在程序中用指令：S及五位数值指令主轴的 转数。例如：SI200;表示要求主轴以1200转转动。正反转的指令为M03（正转）；M04 （反转）。 为了检测主轴的转速，在主轴或主轴电动机上安装了速度传感器。2. 主轴速度传感器与位置传感器只是速度操纵时无位置反馈回路。主轴电动机的速度测量与反馈用装在主轴电动机轴上 的磁性传感器。如下图所示。随着主轴电动机的转动，传感器转一转发出128, 256, 384或 512个脉冲（取决于电动机的型号），运算出主轴电动机的转数。若电动机与主轴间不是1： 1耦合，则必须在主轴上安装位置编码器，用编码器发出的一转信号测量主轴的转数。通常 这种编码器是光电式的，转一转发出1024个脉冲，此外还发出一个一转信号。用这种编码 器可实现螺纹加工和刚性攻线及加工中心机床换刀时的主轴定向3. 主轴电动机用于主轴驱动的电动机有两种形式：异步电动机和同步电动机。异步机容