授课主要内容 项目一 数控系统概述 单元五 刀具补偿与轮廓插补原理 一、实验目的 1．了解刀具补偿的作用； 2．刀具补偿在数控车床和数控铣床的应用实例； 3．掌握刀具补偿的基本过程与原理； 4．验证刀具补偿的程序。 5．了解数控系统中插补运算的重要性； 6．观察插补原理的模拟演示，验证插补原理； 7．了解现代数控系统采用的插补方法。 二、实验原理 1．刀具长度补偿 2．刀具半径补偿 3．刀具半径补偿的执行过程 4. 轮廓插补技术 （1）基准脉冲插补 （2）数据采样插补 三、实验设备、仪器、工具或材料 1．电脑 20台 2．数控原理综合实验软件 1套 四、实验步骤 1．打开数控原理综合实验软件； 2．验证刀具长度、半径补偿的执行过程； 3．验证逐点比较法直线、圆弧的插补执行过程。 五、注意事项 1．注意区分左刀补和右刀补； 2．注意刀具半径补偿的半径输入不宜过大； 3.每次输入数据后，都要按下回车键，以便系统确认输入。 六、实验数据、现象记录 1． 刀具补偿执行过程、数据或现象等的记录。 2． 逐点比较插补法执行过程、数据或现象等的记录。
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教 案
教 师 姓 名 授 课 日 期 授课项目及 单元名称 张爱红 授课形式 年 月 日 周 项目二 进给伺服驱动系统 单元一 步进驱动系统 讲授 授课班级 授课时数 2 教学目标 1．使学生了解数控机床对进给伺服系统的要求、进给伺服系统的分类。 2．使学生熟悉步进驱动系统的组成与控制原理。 3．使学生了解脉冲分配控制方法。 4．使学生了解步进电机的主要特性。 5．使学生熟悉步进电机的选用方法。 教学重点 教学难点 （带*为难点） 1．数控机床对进给伺服系统的要求。 2．进驱动系统的组成与*控制原理。 *3.脉冲分配控制方法。 4. 数控机床中步进电动机的选用方法。 1．通过讲授计算机数控系统的组成引入到进给伺服驱动系统，并介绍数控机床对进给伺服系统的要求、进给伺服系统的分类。 2．通过讲授进给伺服系统的分类引入到步进驱动系统，并介绍步进驱动系统的组成与控制原理。 3．结合经济型数控机床，介绍步进电机的主要特性、步进电机的选用方法等。 4．借助于多媒体课件，数控系统综合实验台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。 1．数控机床对进给伺服系统的要求、进给伺服系统的分类约15分钟； 2．步进驱动系统的组成与控制原理约25分钟； 3．脉冲分配控制方法约20分钟。4. 步进电机的主要特性、选用方法约30分钟； 多媒体课件、数控系统综合实验台 查阅步进电机资料。 随堂提问，按效果计平时成绩。 教学方法 教学手段 学时安排 教学条件 课外作业 检查方法 备注 无锡职业技术学院 数控教研室
授课主要内容
项目二 进给伺服驱动系统 单元一 步进驱动系统 一、数控机床对进给伺服系统的要求 1．精度高 2．响应快、无超调 3．调速范围宽 二、进给伺服系统的分类 1．步进驱动系统 2．直流伺服驱动系统 3．交流伺服驱动系统 三、步进驱动系统的组成 步进驱动系统没有位置反馈回路与速度反馈回路，一般用于对速度和精度要求不高的中、小型经济型数控机床上。 四、步进驱动系统的控制 1.工作台位移量的控制：进给脉冲的数量N→定子绕组通电状态变化次数N→步进电动机转子角位移ψ→机床工作台位移量L。 2. 工作台进给速度控制：进给脉冲频率f→定子绕组通电／断电状态的变化频率f→步进电动机转速ω→工作台的进给速度V。 3. 工作台运动方向控制：改变步进电动机输入脉冲信号的循环顺序方向，就可改变步进电动机定子绕组中电流的通断循环顺序，从而使步进电动机实现正转和反转，相应的工作台进给方向就被改变。 五、步进电动机（1、2：简要说明，注意与《数控机床伺服控制》课程的衔接） 1. 结构 2. 工作原理 3. 主要特性 六、步进电动机的驱动电源 1．脉冲分配控制 2.驱动放大电路 七、步进电机的选用 1. 首先要确定步进电动机的类型。 2. 根据机床的加工精度要求，选择进给轴的脉冲当量 3. 根据所选步进电动机的步距角、丝杠的螺距以及所要求的脉冲当量，计算减速齿轮的降速比。 4. 电动机在最快移动速度时，由矩频特性决定的电动机输出转矩要大于负载转矩，并留有余量。 5. 步进电动机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系。 无锡职业技术学院 数控教研室
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教 案
教 师 姓 名 授 课 日 期 授课项目及 单元名称 张爱红 授课形式 年 月 日 周 项目二 进给伺服驱动系统 单元二 交流伺服驱动系统 讲授 授课班级 授课时数 2 教学目标 1．使学生熟悉交流伺服系统的组成。 2．使学生熟悉机床常用位置检测元件的应用。 3．使学生熟悉伺服电动机及伺服驱动器与数控系统的连接。 4．使学生理解闭环位置控制的实现过程。 5．使学生了解全数字伺服系统的特点。 教学重点 教学难点 （带*为难点） 1．交流伺服系统的组成。 *2.闭环位置控制的实现。 2．机床常用位置检测元件的应用。 3．伺服电动机及伺服驱动器与数控系统的连接。 1．通过讲授进给伺服系统的分类引入到交流伺服驱动系统，并介绍交流伺服系统的组成与闭环位置控制的实现过程。 2．通过讲授交流伺服系统的组成，介绍交流伺服电机、位置检测装置的相关知识，以及闭环伺服系统的连接。 3．通过比较模拟伺服系统与全数字伺服系统的区别，引入全数字伺服系统的构成与特点。 4．借助于多媒体课件，数控系统综合实验台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。 1．交流伺服系统的组成与闭环位置控制的实现约30分钟； 2．交流伺服电机与机床常用位置检测元件的应用约20分钟； 3．伺服电动机及伺服驱动器与数控系统的连接约20分钟。 4．全数字伺服系统的特点约20分钟。 多媒体课件、数控系统综合实验台 作业三: 简述闭环位置控制的概念与实现方法。 随堂提问，按效果计平时成绩。 教学方法 教学手段 学时安排 教学条件 课外作业 检查方法 备注 无锡职业技术学院 数控教研室
授课主要内容
项目二 进给伺服驱动系统 单元二 交流伺服驱动系统 一、交流伺服驱动系统的组成一般闭环伺服系统的结构是一个三环结构系统，外环是位置环，中环是速度环，内环为电流环。 二、闭环位置控制的实现 插补程序输出ΔX，新的指令位置X+ΔX与计数器中的实际位置XF进行比较，其 差值经增益放大，并由D/A转换为模拟电压，使工作台向误差减小的方向移动。 三、交流伺服电动机（简单回顾，注意与《数控机床伺服控制》课程的衔接） 1、结构(永磁同步电机) 主要由：定子、转子和检测元件等几部分组成。 2、工作原理 3、主要特性参数 四、位置检测元件（1、2简单回顾，注意与《数控机床伺服控制》课程的衔接） 1、光栅尺 通常由标尺光栅、指示光栅、光源、光电二极管等元件组成。 2、光电编码器 通常由光电码盘、光源、透镜、光栅板、光敏元件等元件组成。 3.在数控机床中的应用 五、进给伺服系统的连接 1、模拟式伺服系统连接 SINUMERIC 810数控系统、SIMODRIVE 611A进给驱动模块、1FT5伺服电机之间的连接。 2、伺服系统的参数 1）速度环 2）位置环 3、全数字式伺服系统 CNC系统与伺服驱动之间传递的信息包括：位置、速度、扭矩等，伺服驱动装置本身具有位置反馈与位置控制功能，可独立完成位置控制。
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