第三章電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3-1.選擇題1.以下哪種類型的電氣控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、化工等行業(yè)？A.開環(huán)控制系統(tǒng)B.閉環(huán)控制系統(tǒng)C.模擬控制系統(tǒng)D.數(shù)字控制系統(tǒng)答案：B2.在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以下哪個(gè)環(huán)節(jié)是最重要的？A.確定系統(tǒng)功能B.設(shè)計(jì)電路圖C.選擇控制器D.系統(tǒng)調(diào)試答案：A3.以下哪種電氣控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有響應(yīng)速度快、精度高的特點(diǎn)？A.電磁閥B.伺服電機(jī)C.步進(jìn)電機(jī)D.繼電器答案：B4.在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以下哪個(gè)環(huán)節(jié)可以降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差？A.增加系統(tǒng)的開環(huán)增益B.減少系統(tǒng)的開環(huán)增益C.增加系統(tǒng)的阻尼比D.減少系統(tǒng)的阻尼比答案：A5.以下哪種電氣控制系統(tǒng)具有較好的抗干擾能力？A.開環(huán)控制系統(tǒng)B.閉環(huán)控制系統(tǒng)C.模擬控制系統(tǒng)D.數(shù)字控制系統(tǒng)答案：B3-2.填空題1.電氣控制系統(tǒng)按控制方式可分為__________和__________。答案：開環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)2.電氣控制系統(tǒng)中的控制器通常分為__________、__________和__________三大類。答案：模擬控制器，數(shù)字控制器，混合控制器3.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括__________、__________、__________和__________。答案：系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)調(diào)試4.電氣控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件主要有__________、__________、__________和__________。答案：電磁閥，伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，繼電器5.電氣控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)主要包括__________、__________和__________。答案：傳感器，檢測(cè)器，反饋環(huán)節(jié)3-3.判斷題1.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高，系統(tǒng)的性能越好。（×）2.在電氣控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)精確控制。（×）3.電氣控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件必須具有響應(yīng)速度快、精度高的特點(diǎn)。（√）4.在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，增加系統(tǒng)的開環(huán)增益可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（×）5.電氣控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。（√）3-4.綜合題1.某工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線需要設(shè)計(jì)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的速度、位置和壓力等參數(shù)的控制。請(qǐng)根據(jù)以下要求，設(shè)計(jì)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)。要求：（1）系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式；（2）控制器選用數(shù)字控制器；（3）執(zhí)行元件選用伺服電機(jī)；（4）系統(tǒng)具有較好的抗干擾能力。答案：（1）系統(tǒng)框圖：生產(chǎn)線——傳感器——數(shù)字控制器——伺服電機(jī)——生產(chǎn)線（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：①傳感器：選用高精度、快速響應(yīng)的傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)線的速度、位置和壓力等參數(shù)；②數(shù)字控制器：根據(jù)傳感器采集的信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出控制信號(hào)；③伺服電機(jī)：接收控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)預(yù)期的速度、位置和壓力等參數(shù)；④反饋環(huán)節(jié)：將傳感器的輸出信號(hào)與數(shù)字控制器的輸入信號(hào)進(jìn)行比較，形成反饋信號(hào)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。2.某化工廠需要設(shè)計(jì)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜溫度的控制。請(qǐng)根據(jù)以下要求，設(shè)計(jì)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)。要求：（1）系統(tǒng)采用開環(huán)控制方式；（2）控制器選用模擬控制器；（3）執(zhí)行元件選用電磁閥；（4）系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。答案：（1）系統(tǒng)框圖：反應(yīng)釜——溫度傳感器——模擬控制器——電磁閥——加熱器（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：①溫度傳感器：實(shí)時(shí)檢測(cè)反應(yīng)釜的溫度，輸出模擬信號(hào)；②模擬控制器：根據(jù)溫度傳感器的輸出信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出控制信號(hào)；③電磁閥：接收控制信號(hào)，控制加熱器的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜溫度的控制；④穩(wěn)定性：由于系統(tǒng)采用開環(huán)控制方式，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需選用合適的模擬控制器和執(zhí)行元件。3.已知某電氣控制系統(tǒng)如圖所示，其中控制器傳遞函數(shù)為Gc(s)，執(zhí)行元件傳遞函數(shù)為Gm(s)，反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為H(s)。試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。答案：開環(huán)傳遞函數(shù)：G(s)=Gc(s)*Gm(s)閉環(huán)傳遞函數(shù)：G(s)/(1+G(s)*H(s))4.已知某電氣控制系統(tǒng)如圖所示，其中控制器傳遞函數(shù)為Gc(s)，執(zhí)行元件傳遞函數(shù)為Gm(s)，反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為H(s)。當(dāng)系統(tǒng)輸入信號(hào)為單位階躍信號(hào)時(shí)，求系統(tǒng)的輸出信號(hào)。答案：系統(tǒng)的輸出信號(hào)為：Y(s)=Gc(s)*Gm(s)/(1+Gc(s)*Gm(s)*H(s))5.請(qǐng)論述電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則。答案：電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則如下：（1）穩(wěn)定性：系統(tǒng)在受到外部干擾或內(nèi)部參數(shù)變化時(shí)，能夠保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)；（2）快速性：系統(tǒng)在輸入信號(hào)變化時(shí)，能夠迅速響應(yīng)并達(dá)到預(yù)期的輸出；（3）準(zhǔn)確性：系統(tǒng)在輸入信號(hào)變化時(shí)，輸出信號(hào)能夠準(zhǔn)確跟蹤輸入信號(hào)；（4）抗干擾能力：系統(tǒng)在受到外部干擾時(shí)，能夠保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)；（5）可靠性：系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中，能夠保持穩(wěn)定、可靠的工作狀態(tài)；（6）經(jīng)濟(jì)性：在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，盡可能降低成本；（7）易維護(hù)性：系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，便于維護(hù)和檢修。6.請(qǐng)論述電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟。答案：電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟如下：（1）系統(tǒng)分析：分析系統(tǒng)的功能、性能要求，確定系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)方案；（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路圖、控制器、執(zhí)行元件等；（3）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，搭建實(shí)際的電氣控制系統(tǒng)，進(jìn)行硬件連接和軟件編程；（4）系統(tǒng)調(diào)試：對(duì)搭建的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，優(yōu)化系統(tǒng)性能，使其滿足設(shè)計(jì)要求；（5）系統(tǒng)測(cè)試：對(duì)調(diào)試后的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證系統(tǒng)的功能和性能；（6）系統(tǒng)交付：將經(jīng)過(guò)測(cè)試合格的電氣控制系統(tǒng)交付用戶使用，并進(jìn)行售后服務(wù)和技術(shù)支持。7試設(shè)計(jì)兩臺(tái)籠型電動(dòng)機(jī)M1和M2的順序啟動(dòng)、停止的控制電路。具體要求如下：（1）M1、M2能順序啟動(dòng)，并能同時(shí)或分別停止。（2）M1啟動(dòng)后M2啟動(dòng)，M1可點(diǎn)動(dòng)，M2可單獨(dú)停止。（3）M1先啟動(dòng)，經(jīng)10s后M2自行啟動(dòng)。（4）M1啟動(dòng)后M2才能啟動(dòng)，停止時(shí)，M2停止后M1才能停止。

參考答案：（1）主回路及控制電路原理圖

圖中：

QF為低壓斷路器，起開關(guān)，以及短路、過(guò)載或欠電壓保護(hù)功能。

KM1為M1電機(jī)接觸器

KM2為M2電機(jī)接觸器。

FR1、FR2為熱繼電器，起電機(jī)過(guò)載保護(hù)。

FU1、FU2為保險(xiǎn)絲，起短路保護(hù)作用。

SB1為總停止按鈕，按下后M1、M2同時(shí)停止。

SB2：M1啟動(dòng)按鈕

SB3：M1停止按鈕

SB4：M1點(diǎn)動(dòng)按鈕

SB5：M2啟動(dòng)按鈕

SB6：M2停止按鈕

KT1：通電延時(shí)繼電器

（2）工作原理分析

①啟動(dòng)

合上QF斷路器，按下SB2電機(jī)M1啟動(dòng)，此時(shí)，若再按下SB5，電機(jī)M2啟動(dòng)。

要想啟動(dòng)M2電機(jī)，必須先啟動(dòng)M1電機(jī)。

M1電機(jī)啟動(dòng)后，KT1通電延時(shí)繼電器線圈得電，經(jīng)10s延時(shí)，KT1延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)閉合，M2電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。

②停止

若停止M2電機(jī)，可按下SB6按鈕，KM2線圈失電，M2接觸器主觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)斷開，為停止M1電機(jī)做準(zhǔn)備。

若停止M1電機(jī)，必須先按下SB6停止M2電機(jī)，KM2常開觸點(diǎn)斷開，此時(shí)按下SB3，可停止M1電動(dòng)機(jī)。

8設(shè)計(jì)工作臺(tái)前進(jìn)－退回控制路。工作臺(tái)由電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)，行程開關(guān)SQ1、SQ2分別裝在工作臺(tái)的原位和終點(diǎn)。要求：（1）實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)（2）有終端保護(hù)

參考答案：（1）電路圖原理圖

工作臺(tái)電路原理圖如圖3-5所示。

圖中：

QF://低壓斷路器

FU1、FU2保險(xiǎn)絲

KM1：電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器（前進(jìn)）

KM2：電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器（后退）

SQ1、SQ2、SQ3、SQ4：行程開關(guān)，其中SQ1、SQ2起點(diǎn)和終點(diǎn)。SQ3、SQ4起終端保護(hù)作用。

將這兩個(gè)位置開關(guān)SQ1、SQ3的常閉觸頭分別串接在正轉(zhuǎn)控制電路中，將另兩個(gè)位置開關(guān)SQ2、SQ4的常閉觸頭分別串接在反轉(zhuǎn)控制電路中，將SQ2常開與按鈕SB2的常開觸頭及接觸器KM1的常開自鎖觸頭并聯(lián)接在正轉(zhuǎn)電路中，將SQ1常開與按鈕SB3的常開觸頭及接觸器KM2的常開自鎖觸頭并聯(lián)接在反轉(zhuǎn)電路中。當(dāng)位置開關(guān)動(dòng)作后，常閉觸頭先分?jǐn)啵ぷ髋_(tái)停止運(yùn)動(dòng)；常開觸頭后閉合，工作臺(tái)反向運(yùn)動(dòng)。

（2）工作原理

該線路的工作原理簡(jiǎn)述如下：

9.說(shuō)明機(jī)床電氣原理圖分析的基本方法？

參考答案：對(duì)生產(chǎn)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，首先需要對(duì)設(shè)備整體有所了解，在此基礎(chǔ)上，才能有效地針對(duì)設(shè)備的控制要求，分析電氣控制系統(tǒng)的組成與功能。

設(shè)備整體分析包括如下三個(gè)方面：

（1）機(jī)械設(shè)備概況調(diào)查。通過(guò)閱讀生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的有關(guān)技術(shù)資料，了解設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及工作原理、設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)類型及驅(qū)動(dòng)方式、主要技術(shù)性能和規(guī)格、運(yùn)動(dòng)要求等。

（2）電氣控制系統(tǒng)及電氣元件的狀況分析。明確電動(dòng)機(jī)的用途、型號(hào)規(guī)格以及控制要求，了解各種電器的工作原理、控制作用及功能。

（3）機(jī)械系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的關(guān)系分析。明確機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)之間的聯(lián)接關(guān)系，即信息采集傳遞和運(yùn)動(dòng)輸出的形式和方法。

10.分析機(jī)床電氣原理圖電氣控制系統(tǒng)的步驟？

參考答案：（1）設(shè)備運(yùn)動(dòng)分析。

分析生產(chǎn)工藝要求的各種運(yùn)動(dòng)及其實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)有液壓驅(qū)動(dòng)的設(shè)備要進(jìn)行液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)分析。

（2）主電路分析。

確定動(dòng)力電路中用電設(shè)備的數(shù)目、接線狀況及控制要求，控制執(zhí)行件的設(shè)置及動(dòng)作要求，包括交流接觸器主觸點(diǎn)的位置，各組主觸點(diǎn)分、合的動(dòng)作要求，限流電阻的接入和短接等。

（3）輔助電路分析。

分析各種控制功能實(shí)現(xiàn)的方法及其電路工作原理和特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)“化整為零”，分析每一個(gè)局部電路的工作原理以及各部分之間的控制關(guān)系之后，還必須“集零為整”，統(tǒng)觀整個(gè)電路的保護(hù)環(huán)節(jié)以及電氣原理圖中其他輔助電路（如檢測(cè)、信號(hào)指示、照明等電路）。檢查整個(gè)控制線路，看是否有遺漏，特別要從整體角度，進(jìn)一步檢查和理解各控制環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，理解電路中每個(gè)元件所起的作用。11.說(shuō)明機(jī)床電氣原理圖分析的基本方法與步驟。【參考答案】（1）電氣控制系統(tǒng)分析的方法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，首先需要對(duì)設(shè)備整體有所了解，在此基礎(chǔ)上，才能有效地針對(duì)設(shè)備的控制要求，分析電氣控制系統(tǒng)的組成與功能。設(shè)備整體分析包括如下三個(gè)方面：①機(jī)械設(shè)備概況調(diào)查。通過(guò)閱讀生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的有關(guān)技術(shù)資料，了解設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及工作原理、設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)類型及驅(qū)動(dòng)方式、主要技術(shù)性能和規(guī)格、運(yùn)動(dòng)要求等。②電氣控制系統(tǒng)及電氣元件的狀況分析。明確電動(dòng)機(jī)的用途、型號(hào)規(guī)格以及控制要求，了解各種電器的工作原理、控制作用及功能。③機(jī)械系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的關(guān)系分析。明確機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)之間的聯(lián)接關(guān)系，即信息采集傳遞和運(yùn)動(dòng)輸出的形式和方法。（2）分析電氣控制系統(tǒng)的步驟①設(shè)備運(yùn)動(dòng)分析。分析生產(chǎn)工藝要求的各種運(yùn)動(dòng)及其實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)有液壓驅(qū)動(dòng)的設(shè)備要進(jìn)行液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)分析。②主電路分析。確定動(dòng)力電路中用電設(shè)備的數(shù)目、接線狀況及控制要求，控制執(zhí)行件的設(shè)置及動(dòng)作要求，包括交流接觸器主觸點(diǎn)的位置，各組主觸點(diǎn)分、合的動(dòng)作要求，限流電阻的接入和短接等。③輔助電路分析。分析各種控制功能實(shí)現(xiàn)的方法及其電路工作原理和特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)“化整為零”，分析每一個(gè)局部電路的工作原理以及各部分之間的控制關(guān)系之后，還必須“集零為整”，統(tǒng)觀整個(gè)電路的保護(hù)環(huán)節(jié)以及電氣原理圖中其他輔助電路（如檢測(cè)、信號(hào)指示、照明等電路）。檢查整個(gè)控制線路，看是否有遺漏，特別要從整體角度，進(jìn)一步檢查和理解各控制環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，理解電路中每個(gè)元件所起的作用。12.試述車床主軸正反轉(zhuǎn)控制與銑床主軸正反轉(zhuǎn)控制有何不同。【參考答案】（1）車床主軸正反轉(zhuǎn)控制車床主軸的正反轉(zhuǎn)是通過(guò)主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即通過(guò)控制正轉(zhuǎn)接觸器KM1、反轉(zhuǎn)接觸器KM2實(shí)現(xiàn)。主電動(dòng)機(jī)M1的額定功率為30kW，但只是車削加工時(shí)消耗功率較大，而啟動(dòng)時(shí)負(fù)載很小，因此啟動(dòng)電流并不很大，在非頻繁點(diǎn)動(dòng)的情況下，仍可采用全壓直接起動(dòng)。（2）銑床主軸正反轉(zhuǎn)控制由于大多數(shù)情況下一批或多批工件只用一種銑削方式，并不需要經(jīng)常改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，即銑床是以順銑方式加工還是逆銑方式加工，開始工作前已選定，在加工過(guò)程中是不改變的，因此可用電源相序轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)主軸電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，簡(jiǎn)化了電路。對(duì)于臥式萬(wàn)能升降臺(tái)銑床，其主電動(dòng)機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)通過(guò)組合開關(guān)手動(dòng)切換，交流接觸器KM1的主觸點(diǎn)只控制電源的接入與切除。13.試述C650車床主電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過(guò)程。【參考答案】圖中為主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)的局部控制電路。（a）主電路（b）控制電路C650車床主電動(dòng)機(jī)M1的控制電路C650車床停車時(shí)采用反接制動(dòng)方式，用速度繼電器BS進(jìn)行檢測(cè)和控制，下面以正轉(zhuǎn)狀態(tài)下的反接制動(dòng)為例說(shuō)明電路的工作過(guò)程。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，由速度繼電器工作原理可知，此時(shí)BS的動(dòng)合觸點(diǎn)BS-2閉合。當(dāng)按下總停止按鈕SB1后，原來(lái)通電的KM1、KM3、KT和KA線圈全部斷電，它們的所有觸點(diǎn)均被釋放而復(fù)位。當(dāng)松開SB1后，由于主電動(dòng)機(jī)的慣性轉(zhuǎn)速仍很大，BS-2的動(dòng)合觸點(diǎn)繼續(xù)保持閉合狀態(tài)，使反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈立即通電，其電流通路是：SB1→BTE1→KA動(dòng)斷觸點(diǎn)→BS-2→KM1動(dòng)斷觸點(diǎn)→KM2線圈。這樣主電動(dòng)機(jī)M1開始反接制動(dòng)，反向電磁轉(zhuǎn)矩將平衡正向慣性轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)速很快降下來(lái)。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，BS-2動(dòng)合觸點(diǎn)復(fù)位斷開，從而切斷了KM2線圈通路，至此正向反接制動(dòng)結(jié)束。反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)過(guò)程與上述過(guò)程類似，只是在此過(guò)程中起作用的為速度繼電器的BS-1動(dòng)合觸點(diǎn)。反接制動(dòng)過(guò)程中由于KM3線圈未得電，因此限流電阻R被接入主電動(dòng)機(jī)主電路，以限制反接制動(dòng)電流。通過(guò)對(duì)主電動(dòng)機(jī)控制電路的分析，我們看到中間繼電器KA在電路中起著擴(kuò)展接觸器KM3觸點(diǎn)的作用。14.在C650車床電氣控制線路中，可以用KM3的輔助觸點(diǎn)替代KA的觸點(diǎn)嗎？為什么？【參考答案】在C650車床電氣控制線路中，可以用KM3的輔助觸點(diǎn)替代KA的觸點(diǎn)。通過(guò)對(duì)主電動(dòng)機(jī)控制電路的分析，我們看到中間繼電器KA在電路中起著擴(kuò)展接觸器KM3觸點(diǎn)的作用。只要KM3的輔助觸點(diǎn)數(shù)量滿足要求，可以代替KA的觸點(diǎn)。15.X62W萬(wàn)能銑床電氣控制線路中設(shè)置主軸及進(jìn)給瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)控制環(huán)節(jié)的作用是什么？請(qǐng)簡(jiǎn)述主軸變速時(shí)瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)控制的工作原理?！緟⒖即鸢浮浚?）軸及進(jìn)給瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)控制環(huán)節(jié)的作用銑床主軸的變速由機(jī)械系統(tǒng)完成，在變速過(guò)程中，當(dāng)選定嚙合的齒輪沒(méi)能進(jìn)入正常嚙合時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)能點(diǎn)動(dòng)至合適的位置，保證齒輪正常嚙合。與主軸變速類似，水平工作臺(tái)變速同樣由機(jī)械系統(tǒng)完成。為了使變速時(shí)齒輪易于嚙合，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3控制電路中也設(shè)置了點(diǎn)動(dòng)控制環(huán)節(jié)。（2）主軸變速時(shí)瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)控制的工作原理X62W萬(wàn)能銑床電氣控制線路主軸變速時(shí)瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)控制過(guò)程如下：實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)是由復(fù)位手柄與行程開關(guān)SQ7共同控制的。當(dāng)變速手柄復(fù)位時(shí)，在推進(jìn)的過(guò)程中會(huì)壓動(dòng)瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)行程開關(guān)SQ7，使其動(dòng)斷觸點(diǎn)先斷開，切斷KM1線圈電路的自鎖；SQ7的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM1線圈得電，主軸電動(dòng)機(jī)M1轉(zhuǎn)動(dòng)。變速手柄復(fù)位后，行程開關(guān)SQ7被釋放，因此電動(dòng)機(jī)M1斷電。此時(shí)并未采取制動(dòng)措施，電動(dòng)機(jī)M1產(chǎn)生一個(gè)沖動(dòng)齒輪系統(tǒng)的力，使齒輪系統(tǒng)微動(dòng)，保證了齒輪的順利嚙合。在變速操作時(shí)要注意，手柄復(fù)位要求迅速、連續(xù)，一次不到位應(yīng)立即拉出，以免行程開關(guān)SQ7沒(méi)能及時(shí)松開，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，在齒輪未嚙合好的情況下打壞齒輪。一次瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)不能實(shí)現(xiàn)齒輪良好的嚙合時(shí)，應(yīng)立即拉出復(fù)位手柄，重新進(jìn)行復(fù)位瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)的操作，直至完全復(fù)位，齒輪正常嚙合工作。16.X62W萬(wàn)能銑床是如何實(shí)現(xiàn)水平工作臺(tái)各方向進(jìn)給聯(lián)鎖控制的？【參考答案】X62W萬(wàn)能銑床是如何實(shí)現(xiàn)水平工作臺(tái)的操作手柄如圖所示。工作臺(tái)控制電路圖如下圖所示。水平水平工作臺(tái)的操作手柄工作臺(tái)控制電路圖工作臺(tái)控制電路圖水平工作臺(tái)橫向和垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的選擇和聯(lián)鎖通過(guò)十字復(fù)合手柄和行程開關(guān)SQ3、SQ4聯(lián)合控制，該十字復(fù)合手柄有上、下、前、后四個(gè)工作位置和一個(gè)中間不工作位置。當(dāng)操作手柄向下或向前扳動(dòng)時(shí)，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)將控制垂直或橫向運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)械離合器合上，即可接通該運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)械傳動(dòng)鏈。同時(shí)壓動(dòng)行程開關(guān)SQ3，使SQ3動(dòng)合觸點(diǎn)SQ3－1閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ3－2斷開，于是接通進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈電路，其主觸點(diǎn)閉合，M3正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向下或向前移動(dòng)進(jìn)給。KM2線圈通電的電流通路仍從KM1輔助動(dòng)合觸點(diǎn)開始，電流經(jīng)SA1－3→SQ2－2→SQ1－2→SA1－1→SQ3－1→KM3輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)到KM2線圈。上述電流通路中的動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ2－2和SQ1－2用于工作臺(tái)前后及上下移動(dòng)同左右移動(dòng)之間的聯(lián)鎖控制。當(dāng)十字復(fù)合操作手柄向上或向后扳動(dòng)時(shí)，將壓動(dòng)行程開關(guān)SQ4，使得控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3反轉(zhuǎn)的接觸器KM3線圈得電，M3反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向上或向后移動(dòng)進(jìn)給。其聯(lián)鎖控制原理與向下或向前移動(dòng)控制類似。十字復(fù)合操作手柄扳在中間位置時(shí)，橫向或垂直方向的機(jī)械離合器脫開，行程開關(guān)SQ3與SQ4均不受壓，因此進(jìn)給電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停止移動(dòng)。在床身上同樣也設(shè)置了上、下和前、后限位保護(hù)用的終端撞塊，當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)到極限位置時(shí)，擋塊撞擊十字手柄，使其回到中間置，切斷電路，使工作臺(tái)在進(jìn)給終點(diǎn)停車。在同一時(shí)間內(nèi)，工作臺(tái)只允許向一個(gè)方向移動(dòng)，為防止機(jī)床運(yùn)動(dòng)干涉造成設(shè)備事故，各運(yùn)動(dòng)方向之間必須進(jìn)行聯(lián)鎖。而操作手柄在工作時(shí)，只存在一種運(yùn)動(dòng)選擇，因此銑床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)鎖由兩操作手柄之間的聯(lián)鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)。聯(lián)鎖控制電路由兩條電路并聯(lián)組成，縱向操作手柄控制的行程開關(guān)SQ1、SQ2的動(dòng)斷觸點(diǎn)串聯(lián)在一條支路上，十字復(fù)合操作手柄控制的行程開關(guān)SQ3、SQ4的動(dòng)斷觸點(diǎn)串聯(lián)在另一條支路上。進(jìn)行某一方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，需扳動(dòng)一個(gè)操作手柄，這樣只能切斷其中一條支路，另一條支路仍能正常通電，使接觸器KM2或KM3的線圈得電。若進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)由于誤操作扳動(dòng)另一個(gè)操作手柄，則兩條支路均被切斷，接觸器KM2或KM3立即斷電，使工作臺(tái)停止移動(dòng)，從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行了保護(hù)。17.組合機(jī)床常用在什么場(chǎng)合？通常由哪些部件組成？其控制線路有什么特點(diǎn)？【參考答案】（1）組合機(jī)床的應(yīng)用場(chǎng)合組合機(jī)床是根據(jù)給定工件的加工工藝而設(shè)計(jì)制造的一種高效率自動(dòng)化專用加工設(shè)備?？蓪?shí)現(xiàn)多刀（多軸）、多面、多工位同時(shí)進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑等加工，并具有自動(dòng)循環(huán)功能，在成批或大量生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。（2）組合機(jī)床的組成部件組合機(jī)床由具有一定功能的通用部件（如動(dòng)力部件、支撐部件、輸送部件、控制部件等）和加工專用部件（如夾具、多軸箱等）組成，其中動(dòng)力部件是組合機(jī)床通用部件中最主要的一類部件。動(dòng)力部件常采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)電液一體化的自動(dòng)化加工設(shè)備。（3）組合機(jī)床控制線路的特點(diǎn)各標(biāo)準(zhǔn)通用動(dòng)力部件的控制電路是獨(dú)立完整的，當(dāng)一臺(tái)組合機(jī)床由多個(gè)動(dòng)力部件組合構(gòu)成時(shí)，該機(jī)床的控制電路即由各動(dòng)力部件各自的控制電路通過(guò)一定的聯(lián)接電路組合而成。對(duì)于此類由多動(dòng)力部件構(gòu)成的組合機(jī)床，其控制通常有三方面的工作要求：動(dòng)力部件的點(diǎn)動(dòng)及復(fù)位控制。②動(dòng)力部件的單機(jī)自動(dòng)循環(huán)控制(也稱半自動(dòng)循環(huán)控制)。整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán)控制。18.說(shuō)明凸輪控制器控制的起重電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向控制與調(diào)速控制過(guò)程?！緟⒖即鸢浮恐縻^升降機(jī)構(gòu)由主令控制器與PQR10控制盤組成的磁力控制器控制，其控制路線如圖4-5所示。主鉤升降機(jī)構(gòu)電氣控制電路主鉤升降電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如下圖所示。主鉤升降主令控制器SA1觸點(diǎn)狀態(tài)表如表所示。主鉤升降電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性主鉤升降電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性主鉤升降主令控制器SA1觸點(diǎn)狀態(tài)表觸點(diǎn)下降零位上升強(qiáng)力制動(dòng)54321C0123456SA1-1+SA1-2+++SA1-3+++++++++SA1-4+++++++++++SA1-5+++SA1-6+++++++++SA1-7+++++++++++SA1-8+++++++++SA1-9++++++SA1-10++++SA1-11+++SA1-12++（1）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前的準(zhǔn)備當(dāng)電源隔離開關(guān)QS2、QS3合上后，將主令控制器SA1手柄置于“0”位，此時(shí)SA1-1接通，零電壓繼電器BV線圈得電并自鎖，控制電路便處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。當(dāng)SA1控制手柄處于工作位置時(shí)，雖然SA1-1斷開，但不影響B(tài)V的吸合狀態(tài)。但當(dāng)電源斷電后，卻必須使控制手柄回到零位后才能再次起動(dòng)。這就是零壓和零位保護(hù)作用。（2）提升時(shí)電路工作情況當(dāng)主令控制器SA1手柄扳到“上升1”擋時(shí)，SA1-3、SA1-4、SA1-6、SA1-7觸點(diǎn)閉合，使得接觸器KM1、KM3、KM4線圈得電。電動(dòng)機(jī)接通正轉(zhuǎn)電源，制動(dòng)電磁鐵通電，松開制動(dòng)閘YB1、YB2，同時(shí)切除轉(zhuǎn)子串接的第一段電阻R1，電動(dòng)機(jī)M1正向啟動(dòng)，運(yùn)行在圖4-6所示的特性曲線1上。此時(shí)對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩較小，一般吊不起重物，只作張緊鋼絲繩和消除齒輪間隙的預(yù)備起動(dòng)級(jí)。當(dāng)SA1手柄扳到“上升2”擋時(shí)，除上述“1”擋已閉合的部分外，SA1-8閉合，接觸器KM5線圈通電，觸點(diǎn)吸合，轉(zhuǎn)子電路短接電阻R2，此時(shí)電動(dòng)機(jī)M1加速，運(yùn)行在圖4-6特性曲線2上。當(dāng)SA1手柄扳到“上升3”擋時(shí)，除上述兩擋已閉合的部分外，SA1-9閉合，接觸器KM6線圈通電，觸點(diǎn)吸合，轉(zhuǎn)子電路切除電阻R3，此時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖4-6特性曲線3上。當(dāng)SA1手柄依次扳到“上升4”、“上升5”、“上升6”擋時(shí)，除上述3擋已閉合的部分外，SA1-10、SA1-11、SA1-12相繼閉合，依次使接觸器KM7、KM8、KM9線圈通電，觸點(diǎn)吸合，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電路逐漸短接電阻R4、R5、R6，使電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)從第3條特性向第4、第5條并最終向第6條特性過(guò)渡，提升速度逐漸增加。此過(guò)程可獲得五種提升速度。在“上升6”擋時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子各相電路中僅保留一段為軟化特性而固定接入的電阻R7，這時(shí)電動(dòng)機(jī)可獲得最大轉(zhuǎn)速。（3）下降時(shí)電路工作情況由圖可知，主鉤下降也分為6擋，根據(jù)重物重量和控制要求，可使電動(dòng)機(jī)工作在不同狀態(tài)。①當(dāng)主令控制器SA1手柄置于“下降C”擋時(shí)，SA1-1斷開，BV通過(guò)自鎖電路保持吸合。同時(shí)SA1-3觸點(diǎn)接通電源，SA1-6觸點(diǎn)閉合使接觸器KM1線圈得電，于是電動(dòng)機(jī)按正轉(zhuǎn)提升方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。由于SA1-4斷開，接觸器KM3線圈不得電，因此電磁抱閘抱住制動(dòng)輪，電動(dòng)機(jī)只能向提升方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而不能運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)吊鉤上重物力矩與電磁抱閘制動(dòng)力矩及提升轉(zhuǎn)矩相平衡，使重物能安全停留在空中。這一擋是為下降做準(zhǔn)備，防止所吊重物突然快速運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械受到損傷。該擋實(shí)際上是齒輪等傳動(dòng)件嚙合的準(zhǔn)備擋，由于受制動(dòng)器的限制，操作時(shí)停留時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)?！跋陆礐”擋的另一個(gè)作用是在下放重物時(shí)，手柄由下降擋的任何一位置扳回零位時(shí)，都要經(jīng)過(guò)此擋，這時(shí)既有電動(dòng)機(jī)的倒拉反接制動(dòng)，又有電磁抱閘的機(jī)械制動(dòng)，在兩者共同作用下，可以防止重物的溜鉤，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。在“下降C”擋，SA1-7、SA1-8觸點(diǎn)也閉合，使接觸器KM4、KM5通電吸合，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路電阻短接情況與“上升2”擋時(shí)相同，因此機(jī)械特性應(yīng)為“上升2”機(jī)械特性向第四象限的延伸，如圖中的7段。②當(dāng)SA1手柄扳至“下降1”擋時(shí)，SA1-3觸點(diǎn)仍接通電源。SA1-4觸點(diǎn)閉合，接觸器KM3線圈通電，觸點(diǎn)吸合，此時(shí)電磁抱閘松開，電動(dòng)機(jī)可以自由運(yùn)轉(zhuǎn)。SA1-6觸點(diǎn)閉合使接觸器KM1通電，電動(dòng)機(jī)的電源接法和上升時(shí)相同。SA1-7觸點(diǎn)閉合使接觸器KM4線圈通電，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中電阻R1被短接，轉(zhuǎn)子電阻串入情況與“上升1”擋時(shí)相同。由于轉(zhuǎn)子串入電阻比“下降C”擋時(shí)增加了，因此電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩減小。如果重物的重力轉(zhuǎn)矩大于電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，將使電動(dòng)機(jī)處于倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖“上升1”機(jī)械特性向第四象限延伸的曲線8上，從而獲得較為低速的下放。若重力轉(zhuǎn)矩小于電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，則重物不但不下降反而被提起，電動(dòng)機(jī)則運(yùn)行到圖“上升1”特性上。這時(shí)必須迅速將控制器手柄推到下一擋。③當(dāng)SA1手柄扳至“下降2”擋時(shí)，SA1-3、SA1-4、SA1-6觸點(diǎn)繼續(xù)閉合，SA1-7觸點(diǎn)斷開，使得轉(zhuǎn)子外接電阻全部接入，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步減小。若此時(shí)重力轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，則獲得低速下降，電動(dòng)機(jī)在圖特性曲線9上運(yùn)行。若重物過(guò)輕或空鉤，重力轉(zhuǎn)矩小于電磁轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)將運(yùn)行在圖特性曲線9向第一象限的延伸段上，這樣重物不但不下降反而被提起。這時(shí)應(yīng)立即將手柄推到“下降3”擋。④當(dāng)SA1手柄置于“下降3”擋時(shí)，SA1-6觸點(diǎn)斷開，接觸器KM1線圈斷電，觸點(diǎn)釋放。同時(shí)SA1-5觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM2線圈通電，觸點(diǎn)吸合。SA1-3觸點(diǎn)斷開，SA1-2觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)則由下降“C”、“1”、“2”擋時(shí)上升方向的運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆捣较虻倪\(yùn)轉(zhuǎn)。觸點(diǎn)SA1-7、SA1-8的閉合，使接觸器KM4、KM5線圈通電，觸點(diǎn)吸合，轉(zhuǎn)子電阻R1、R2被短接，轉(zhuǎn)子電路電阻接入情況與“上升2”擋時(shí)相同。由于電動(dòng)機(jī)工作在反轉(zhuǎn)下降電動(dòng)狀態(tài)，故電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖4.5.6第三象限特性曲線10上?？刂破魇直诖宋恢檬菑?qiáng)迫下放，所以下放速度與重力負(fù)載有關(guān)。若重物較輕，電動(dòng)機(jī)處于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)；若重物較重，則下降速度將超過(guò)電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，而進(jìn)入再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖特性曲線10向第四象限延伸的曲線上，成為高速下放，且重物越重下放速度越快。此時(shí)應(yīng)立即將手柄推向“下降4”擋。⑤當(dāng)SA1手柄依次置于“下降4”、“下降5”擋時(shí)，除上述已閉合的觸點(diǎn)外，SA1-9、SA1-10、SA1-11、SA1-12觸點(diǎn)也相繼閉合，使得接觸器KM6、KM7、KM8、KM9線圈通電，觸點(diǎn)吸合，轉(zhuǎn)子電路電阻R3、R4、R5、R6分別被短接切除。此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中只剩一段電阻R7，電動(dòng)機(jī)則分別運(yùn)行在圖特性曲線11、12上。若重物較輕或空鉤，電動(dòng)機(jī)處于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)，可分別獲得兩種低速下降；若為重載，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，以高于電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速下降，但下降速度比手柄置于前擋時(shí)小多了。由上述分析可知：主令控制器SA1置于下降前三擋（C、1、2）時(shí)，電動(dòng)機(jī)相序接法與上升時(shí)相同，其中C擋實(shí)現(xiàn)重物安全停留空中或作平移運(yùn)動(dòng)；當(dāng)重載下降時(shí)，主令控制器SA1手柄應(yīng)置于下降“1”、“2”擋，其中下“2”擋下降速度比下“1”擋速度高；當(dāng)負(fù)載較重，若SA1手柄置于下降“3”、“4”、“5”擋時(shí)，可獲得超過(guò)電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的高速下降，且下“3”擋速度最快，下“4”擋次之，下“5”擋最小。下“3”、下“4”兩擋下降速度太快，很不安全，因而只能選在下“5”擋工作；若是輕載或空鉤下降，SA1手柄應(yīng)置于后三擋，即下降“3”、“4”、“5”擋，其中下“5”擋下降速度最高，下“3”擋下降速度最低。19.CNC裝置有哪些部分組成？各部分有何作用？其工作過(guò)程是什么？【參考答案】（1）CNC裝置的組成部分及作用計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部分，其主要任務(wù)是控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，完成各種零件的自動(dòng)加工。計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，是一種采用存儲(chǔ)程序的專用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)器內(nèi)的程序，使數(shù)控機(jī)床按照操作者的要求，有條不紊地進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的數(shù)字控制功能。CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖中為CNC裝置硬件的基本組成框圖，主要包括一般微型計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)，如微處理器(CPU)、總線、存儲(chǔ)器、I／O接口等；以及完成數(shù)控機(jī)床特有功能所需的功能模塊和接口單元，如手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入(MDI)接口、PLC接口等。CNC裝置硬件的組成框圖②CNC裝置的軟件CNC裝置在上述硬件的基礎(chǔ)上，還必須配合相應(yīng)的系統(tǒng)軟件來(lái)指揮和協(xié)調(diào)硬件的工作，二者缺一不可。數(shù)控裝置的軟件是實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能的專用系統(tǒng)軟件，圖是數(shù)控系統(tǒng)軟件組成框圖，主要由管理軟件和控制軟件兩部分組成。其中管理軟件主要為某個(gè)系統(tǒng)建立一個(gè)軟件環(huán)境，協(xié)調(diào)各軟件模塊之間的關(guān)系，并處理一些實(shí)時(shí)性不太強(qiáng)的軟件功能，如數(shù)控加工程序的輸入／輸出及其管理、人機(jī)對(duì)話顯示及診斷等；控制軟件的作用是根據(jù)用戶編制的加工程序，控制機(jī)床運(yùn)行，主要完成系統(tǒng)中一些實(shí)時(shí)性要求較高的關(guān)鍵控制功能，如譯碼、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制等。數(shù)控系統(tǒng)軟件組成數(shù)控系統(tǒng)軟件組成（2）CNC裝置的工作過(guò)程在進(jìn)行零件加工時(shí)，CNC裝置首先接收數(shù)字化的零件圖樣和工藝要求等信息，再進(jìn)行譯碼和預(yù)處理，然后按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，用運(yùn)算結(jié)果實(shí)時(shí)地對(duì)機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)進(jìn)行速度和位置控制。CNC裝置的工作是在硬件環(huán)境的支持下執(zhí)行軟件控制功能的全過(guò)程，對(duì)于一個(gè)通用數(shù)控系統(tǒng)來(lái)講，一般要完成以下工作：①零件程序的輸入。數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件時(shí)，首先將反映零件加工軌跡、尺寸、工藝參數(shù)及輔助功能等各種信息的零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償量等指令和數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)。在輸入過(guò)程中CNC裝置還需完成代碼校檢、代碼轉(zhuǎn)換和無(wú)效碼刪除等工作。②譯碼處理。輸入到CNC裝置內(nèi)部的信息接下來(lái)由譯碼程序進(jìn)行譯碼處理。它是將零件程序以一個(gè)程序段為單位進(jìn)行處理，把其中的零件輪廓信息(如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線、圓弧等)、加工速度信息（F代碼）以及輔助功能信息（M、S、T代碼等），按照一定的語(yǔ)法規(guī)則翻譯成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)，存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)間。CNC裝置在譯碼過(guò)程中，還要對(duì)程序段的語(yǔ)法進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤，立即報(bào)警。③數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理即進(jìn)行預(yù)計(jì)算，就是將經(jīng)過(guò)譯碼處理后存放在指定存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。主要包括刀具補(bǔ)償（刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償）、進(jìn)給速度處理、反向間隙補(bǔ)償、絲杠螺距補(bǔ)償、機(jī)床輔助功能處理等等。④插補(bǔ)運(yùn)算。插補(bǔ)是數(shù)控系統(tǒng)中最重要的計(jì)算工作之一，是在已知起點(diǎn)、終點(diǎn)、曲線類型和走向的運(yùn)動(dòng)軌跡上實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”，即計(jì)算出運(yùn)動(dòng)軌跡所要經(jīng)過(guò)的中間點(diǎn)坐標(biāo)。插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果傳送到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以控制機(jī)床坐標(biāo)軸做相應(yīng)的移動(dòng)，使刀具按指定的路線加工出所需要的零件。⑤位置控制。位置控制的主要作用是在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算的指令位置與實(shí)際反饋位置相比較，用其差值去控制伺服電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而控制機(jī)床工作臺(tái)或刀具的位移。在位置控制中，通常還應(yīng)完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償，以提高數(shù)控機(jī)床的定位精度。⑥I／O處理。I/O處理主要是對(duì)CNC裝置與機(jī)床之間來(lái)往信息進(jìn)行輸入、輸出和控制的處理。它可實(shí)現(xiàn)輔助功能控制信號(hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換，如實(shí)現(xiàn)主軸變速、換刀、冷卻液的開停等強(qiáng)電控制，也可接受機(jī)床上的行程開關(guān)、按鈕等各種輸入信號(hào)，經(jīng)接口電路變換電平后送到CPU處理。⑦顯示。CNC裝置的顯示主要是為操作者了解機(jī)床的狀態(tài)提供方便，通常有零件加工程序顯示、各種參數(shù)顯示、刀具位置顯示、動(dòng)態(tài)加工軌跡顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示等。⑧診斷。CNC裝置利用內(nèi)部自診斷程序?qū)C(jī)床各部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障診斷，并對(duì)故障加以提示。診斷不僅可防止故障的發(fā)生或擴(kuò)大，而一旦出現(xiàn)故障，又可幫用戶迅速查明故障的類型與部位，減少故障停機(jī)時(shí)間。20.閉環(huán)伺服系統(tǒng)有哪幾部分組成？試述其工作原理?！緟⒖即鸢浮浚?）閉環(huán)伺服系統(tǒng)的組成閉環(huán)伺服系統(tǒng)如圖所示。主包含驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行元件（伺服電機(jī)）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、檢測(cè)元件及反饋電路等部分。閉環(huán)伺服系統(tǒng)框圖閉環(huán)伺服系統(tǒng)框圖（2）工作原理閉環(huán)伺服系統(tǒng)是在機(jī)床工作臺(tái)(或刀架)上安裝一個(gè)位置檢測(cè)裝置，該裝置可檢測(cè)出機(jī)床工作臺(tái)(或刀架)實(shí)際位移量或者實(shí)際所處位置，并將測(cè)量值反饋給CNC裝置，與CNC裝置發(fā)出的指令位移信號(hào)進(jìn)行比較，求得偏差。伺服放大器將差值放大后用來(lái)控制伺服電動(dòng)機(jī)，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向運(yùn)行，直到偏差為零，系統(tǒng)停止工作。因此閉環(huán)伺服系統(tǒng)是一個(gè)誤差控制隨動(dòng)系統(tǒng)。21.數(shù)控機(jī)床的開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)有何特點(diǎn)？分別適用于什么場(chǎng)合？【參考答案】（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，但精度較低，低速時(shí)不穩(wěn)定，高速時(shí)扭矩小，一般用于中、低檔數(shù)控機(jī)床或普通機(jī)床的數(shù)控改造上。（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的反饋信號(hào)取自機(jī)床工作臺(tái)(或刀架)的實(shí)際位置，所以系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的誤差、環(huán)內(nèi)各元件的誤差以及運(yùn)動(dòng)中造成的誤差都可以得到補(bǔ)償，使得跟隨精度和定位精度大大提高。但由于受機(jī)械變形、溫度變化、振動(dòng)等因素的影響，系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以調(diào)整，且機(jī)床運(yùn)行一段時(shí)間后，在機(jī)械傳動(dòng)部件的磨損、變形等因素的影響下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性易改變，使精度發(fā)生變化。因此只有在那些傳動(dòng)部件精密度高、性能穩(wěn)定，使用過(guò)程溫差變化不大的大型、精密數(shù)控機(jī)床上才使用閉環(huán)伺服系統(tǒng)。（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)是一致的，不同點(diǎn)在于閉環(huán)系統(tǒng)環(huán)內(nèi)包括較多的機(jī)械傳動(dòng)部件，傳動(dòng)誤差均可被補(bǔ)償，理論上精度可以達(dá)到很高。而半閉環(huán)伺服系統(tǒng)由于坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈有一都分在位置閉環(huán)以外，因此環(huán)外的傳動(dòng)誤差得不到系統(tǒng)的補(bǔ)償，這種伺服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)。但半閉環(huán)系統(tǒng)比閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低且安裝、調(diào)試方便，故這種系統(tǒng)被廣泛用于中小型數(shù)控機(jī)床上。22.生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括哪些內(nèi)容，遵循哪些原則?【參考答案】（1）繼電器－接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容繼電器－接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容可以分為電氣原理圖設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩大部分。電氣原理圖設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容電氣原理圖設(shè)計(jì)是繼電器－接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，是工藝設(shè)計(jì)和制定其他技術(shù)資料的依據(jù)。主要包括以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：（a）制定電氣設(shè)計(jì)技術(shù)條件，即任務(wù)書；（b）選擇電氣傳動(dòng)方案與控制方式；（c）確定或核對(duì)電動(dòng)機(jī)的類型及技術(shù)參數(shù)；（d）繪制電氣控制系統(tǒng)原理圖，確定各部分之間的關(guān)系，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)；（e）選擇電氣元件，制定元器件目錄清單；（f）編寫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。②工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容工藝設(shè)計(jì)的主要目的是便于組織電氣控制裝置的制造與施工，實(shí)現(xiàn)電氣原理圖設(shè)計(jì)的功能和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，為設(shè)備的制造、調(diào)試、維護(hù)和使用提供必要的圖紙資料。主要包括以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：（a）根據(jù)電氣原理圖及選定的電器元件，設(shè)計(jì)、繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖及接線圖；（b）按照電氣原理圖或劃分的組件進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，編寫各部分元件目錄表，并根據(jù)總圖編號(hào)統(tǒng)計(jì)出各組件的進(jìn)出線號(hào)；（c）根據(jù)組件電氣原理及選定的元件目錄表，設(shè)計(jì)組件裝配圖(元件安裝方式)、接線圖，以便組件裝配和生產(chǎn)管理；（d）根據(jù)組件裝配要求，繪制電氣安裝板和非標(biāo)準(zhǔn)的電器安裝零件圖，標(biāo)明技術(shù)要求，以便制造、加工；（e）根據(jù)組件尺寸及安裝要求，確定電氣控制柜結(jié)構(gòu)與外形尺寸、安裝支架、安裝尺寸、面板安裝方式、各組件的連接方式、通風(fēng)散熱以及維修操作位置、方式等；（f）匯總電氣控制系統(tǒng)原理圖、總裝配圖及各組件原理圖等資料，列出需購(gòu)買的元器件清單；（g）編制調(diào)試、實(shí)驗(yàn)、使用、維護(hù)技術(shù)說(shuō)明書。（2）繼電器－接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則由于繼電器－接觸器控制系統(tǒng)是整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的一部分，所以在設(shè)計(jì)前要收集相關(guān)資料，進(jìn)行必要的調(diào)查研究。應(yīng)遵循的基本原則是：①最大限度地滿足生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械和加工工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。②在滿足控制要求前提下，電氣控制電路應(yīng)力求安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、使用維護(hù)方便，不要盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過(guò)實(shí)際考驗(yàn)的電路和環(huán)節(jié)。③正確、合理地選用電氣元件，確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作。④為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇控制設(shè)備時(shí)，設(shè)備能力留有適當(dāng)裕量。⑤謹(jǐn)慎積極地采用新技術(shù)、新工藝。⑥設(shè)計(jì)中貫徹最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。電路圖中的圖形符號(hào)及文字符號(hào)一律按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制。23.電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有哪些，各有什么特點(diǎn)?【參考答案】電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)方法有2種，即經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法(又稱—般設(shè)計(jì)法)和邏輯設(shè)計(jì)法。（1）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求和加工過(guò)程，利用各種典型的基本控制環(huán)節(jié)，加以修改、補(bǔ)充、完善，最后得出最佳方案。若沒(méi)有典型的控制環(huán)節(jié)可以采用，則按照生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求逐步進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但必須熟悉大量的基本控制電路，掌握多種典型電路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法由于是靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，靈活性很大，設(shè)計(jì)出來(lái)的電路可能不是最簡(jiǎn)潔的