CNC机床伺服驱动系统的自动升降速处理

3 开环控制数控机床的自动升降速处理

　　开环控制数控机床常采用步进电机作为伺服驱动元件。为了克服系统工作过程中的失步、超程等所产生的加工误差,必须使进给指令信号频率与步进电机的升降速特性曲线相适应。

　　为了使步进电机能正常工作,应使进给指令信号的频率也基本遵循步进电机升降速特性曲线的规律进行变化,如图2所示。

图2 自动升降速控制曲线

　　进给指令信号频率的自动升降速控制曲线,可通过自动升降速处理软件耒实现。其方法为:升降速时,根据步进时间间隔的大小,通过软件延长不同的时间,使CPU执行等待命令,来自动改变进给指令信号的频率,从而实现进给指令信号的频率基本按步进电机升降速特性曲线的变化规律进行变化。其实现流程如图3所示。

图3 自动升降速处理流程

图4 升速频率)时间间隔及进给脉冲

图5 自动升降速延时值存放表

　　为了对步进电机实现最佳升降速控制,应按图4所示的频率要求(现以升速为例,降速类同),计算出对应的步进时间间隔延时值a1、a2、......an,(降速为b1、b2、......bn,恒速为时间常数k),并存放于相应单元,如图5所示,供延时程序取值。其中ACCST为存放升速延时值的起始单元,ACCEND为存放升速延时值的结束单元,ACCVAL为存放升速过程所需步进数。DBCST为存放降速延时值的起始单元,DBCEND为存放降速延时值的结束单元,DBCVAL为存放降速过程所需步进数。

　　进行升降速处理时,先按上述方法分别计算出升、降、恒速延时值,并将之送入对应单元;同时将加工段用于终点判的计数长度值送入总步进数单元。若为升速设置升速状态标志,需降速则设置降速状态标志。接着发出一个进给指令信号,并使总步进数单元的值减一,然后判断升速标志的状态。若升速状态标志有效,依次取出升速延时值,执行延时程序,进行升速处理。若升速状态标志无效,则根据总步进数单元的值与降速所需步进数(即DECVAL中的值)的比较结果,耒判断是否进入降速区。未进入降速区则取出恒速延时值(常数),进行恒速处理,否则为进入了降速区,依次取出降速延时值,执行延时程序,进行降速处理。当每取出一次升、降、恒速延时值,进行一次升、降、恒速处理时,均发出一个进给指令信号,并使总步进数单元的值减一,同时也进行一次终点判断。当总步进数单元的值减至零,说明加工到达终点,自动升降速处理结束。