数控技术及其应用多媒体电子课件

北京大学出版社主编：贾伟杰12一数控技术的基本概念数字控制（NumericalControlNC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术（NumericalControlTechnology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。数控技术就是利用数字化信号进行控制的技术数控机床（NumericalControlMachineTools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它数控技术典型应用的例子1-1数控机床的产生及作用31-1数控机床的产生及作用

一、数控技术的产生1948年：麻省理工学院&帕森斯公司研制1952年：世界第一台三坐标数控铣床诞生1955年：投入实用阶段注：该数控机床是在1946年计算机问世的前提下诞生的，数控系统由电子管构成且为硬线数控系统41-1数控机床的产生及作用二、数控技术的发展从NC发展到CNCMC（加工中心）的发展DNC（直接数字控制）的发展FMC（柔性制造单元）的发展FMS（柔性制造系统）的发展CIMS（计算机集成制造系统）的发展IMS（智能制造系统）的发展51-1数控机床的产生及作用“六五”（1981~1985年）引进国外技术“七五”（1986~1990年）消化吸收“八五”（1991~1995年）科技攻关“九五”（1996~2000年）产业化攻关三、我国数控技术的发展

1958年：开始进行数控机床研制（JCS-018）富有成效的研制四阶段6

数控加工与传统加工的比较工艺分析数控加工程序工序卡传统加工数控加工图2传统加工与数控加工的比较图1-2数控机床的组成71-2数控机床的组成数控机床加工过程8数控机床的基本组成1-2数控机床的组成9数控系统

数控系统是数控机床的核心，它接受输入装置送来的加工程序，经过数控系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令来控制机床的各个部分，进行规定的、有序的操作。这些控制信号中最基本的信号是：由插补运算决定的各坐标轴(即进给运动的各执行部件)的进给位移量、进给方向和速度的指令；主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的指令信号；控制冷却和润滑的启停，机床部件的松开、夹紧以及分度工作台的转位等辅助指令信号。1-2数控机床的组成10伺服驱动系统及反馈系统

伺服驱动系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置(电动机)组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它根据数控系统发来的速度和位移指令来控制执行部件的进给速度、方向和位移。每个作进给运动的执行部件，都配有一套伺服驱动系统。

反馈系统将数控机床各坐标轴的位移检测出来并反馈到机床的数控系统中，数控系统对反馈回来的实际位移值与设定值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令。1-2数控机床的组成11辅助控制装置

辅助控制装置的主要作用是接收数控系统发出的主轴换向、变速、启停，刀具的选择和交换，以及操作其他辅助装置等指令信号，经过必要的编译、逻辑判断和运算，再经功率放大后直接驱动相应的电器，从而驱动机床的机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。此外机床上的限位开关等开关信号经处理后送数控系统进行处理。1-2数控机床的组成12

数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查，就有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法：1-3数控机床的分类13

按工艺用途分类切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。数控机床的分类1-3数控机床的分类141-3数控机床的分类按运动轨迹分类

点位控制系统连续控制系统15按控制功能分类点位控制数控系统仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。1-3数控机床的分类16轮廓控制数控系统轮廓控制(连续控制)系统：具有控制几个进给轴同时谐调运动(坐标联动)，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。1-3数控机床的分类17

开环控制系统闭环控制系统1-3数控机床的分类按控制方式分类半闭环控制系统全闭环控制系统18开环数控系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。电机机械执行部件A相、B相C相、…f、nCNC插补指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大1-3数控机床的分类19无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。1-3数控机床的分类20

半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈1-3数控机床的分类21半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。1-3数控机床的分类22

全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈1-3数控机床的分类231-3数控机床的分类按功能水平分类功

能高

档中

档低

档系统分辨率/μm0.1110进给速度/(m/min)24～10015~248~15伺服进给类型闭环及直、交流伺服半闭环及直、交流伺服开环及步进电动机联动轴数5轴或5轴以上2~4轴2~3轴通信功能RS-232C、DNC、MAPRS-232C或DNC无显示功能CRT，可显示三维图形，自诊断CRT，可显示图形，人机对话数码管PLC强功能内装PLC内装无主CPU32位、64位16位8位24

一数控机床的加工特点

提高加工精度提高生产效率对加工对象的适应性强自动化程度高，劳动强度低良好的经济效益1-4数控机床的特点及应用范围25

一数控机床的使用特点数控机床对操作、维修人员的要求

数控机床采用计算机控制，伺服系统的技术复杂，机床精度很高，其操作和维修均较复杂，故要求操作、维修及管理人员具有较高的文化水平和技术素质。数控机床对夹具和刀具的要求1-4数控机床的特点及应用范围26

数控机床的应用范围数控机床最适合加工具有以下特点的零件。(1)多品种、小批量生产的零件。(2)形状结构比较复杂的零件。(3)需要频繁改型的零件。(4)价值昂贵、不允许报废的关键零件。(5)设计、制造周期短的急需零件。(6)批量较大、精度要求较高的零件。1-4数控机床的特点及应用范围271-5数控机床的发展趋势

发展趋势进入九十年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着下述方向发展运行高速化加工高精化功能复合化控制智能化体系开放化驱动并联化交互网络化28

运行高速化、加工高精化速度和精度是数控设备的两个重要指标，它们是数控技术永恒追求的目标。因为它直接关系到加工效率和产品质量。新一代数控设备在运行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。1-5数控机床的发展趋势29运行高速化：使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率。

进给率高速化：在分辨率为1m时，Fmax=240m/min。在Fmax下可获得复杂型面的精确加工；在程序段长度为1mm时，Fmax=30m/min，并且具有1.5g的加减速率；1-5数控机床的发展趋势30主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。主轴最高转速达200000r/min。主轴转速的最高加（减）速为1.0g，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。换刀速度

0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）工作台（托盘）交换速度

6.3秒。1-5数控机床的发展趋势31加工高精化：提高机械设备的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度；采用误差补偿技术。

提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化，采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上106

脉冲/转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.01m/脉冲）；位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。1-5数控机床的发展趋势32采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术;设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。三井精机的JidicH5D型超精密卧式加工中心的定位精度为±0.1

m。1-5数控机床的发展趋势33

由于计算机技术的不断进步，促进了数控技术水平的提高，数控装置、进给伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置的性能也随之提高，使得现代的数控设备在新的技术水平下，可同时具备运行高速化、加工高精化的性能。1-5数控机床的发展趋势34功能复合化复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。镗铣钻复合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主轴立卧转换）；车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）；铣镗钻车复合—复合加工中心（ATC，可自动装卸车刀架）；铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）；可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；1-5数控机床的发展趋势35

控制智能化随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：1-5数控机床的发展趋势36

加工过程自适应控制技术通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并根据这些状态实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及设备运行的安全性。1-5数控机床的发展趋势37MitsubishiElectric公司的用于数控电火花成型机床的“MiracleFuzzy”基于模糊逻辑的自适应控制器，可自动控制和优化加工参数；日本牧野在电火花NC系统Makino_Mce20中，用专家系统代替人进行加工过程监控。以色列的外置式力自适应控制器意大利Mandelli公司数控系统的可编程功率自适应控制功能。国内清华和我校的自适应控制技术的研究已取得成果。正在进行商品化开发。1-5数控机床的发展趋势38加工参数的智能优化与选择

将工艺专家或技工的经验、零件加工的一般与特殊规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参数，从而达到提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间的目的。采用经过优化的加工参数编制的加工程序，可使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态。1-5数控机床的发展趋势39目前已开发出带自学习功能的神经网络电火花加工专家系统。日本大隈公司的7000系列数控系统带有人工智能式自动编程功能。国内清华和我校在加工参数的智能优化与选择及CAPP方面的研究也取得了一些成果。但有待进行实用化开发。1-5数控机床的发展趋势40

智能故障诊断与自修复技术

智能故障诊断技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法（AI、ES、ANN等），实现故障快速准确定位的技术。智能故障自修复技术：指能根据诊断确定故障原因和部位，以自动排除故障或指导故障的排除技术。智能自修复技术集故障自诊断、故障自排除、自恢复、自调节于一体，并贯穿于加工过程的整个生命周期。智能故障诊断技术在有些日本、美国公司生产的数控系统中已有应用，基本上都是应用专家系统实现的。智能化自修复技术还在研究之中。1-5数控机床的发展趋势41

智能化交流伺服驱动装置

目前已开始研究能自动识别负载，并自动调整参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得最佳运行。1-5数控机床的发展趋势42

智能4M数控系统在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者（即4M）融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作一体化的4M智能系统。1-5数控机床的发展趋势43

体系开放化定义（IEEE）：具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。开放式数控系统特点：系统构件（软件和硬件）具有标准化(Standardization)与多样化(Diversification)和互换性(Interchangeability)的特征允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成。构造应该是可移植的和透明的；1-5数控机床的发展趋势44开放体系结构CNC的优点向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期；标准化的人机界面：标准化的编程语言，方便用户使用，降低了和操作效率直接有关的劳动消耗；1-5数控机床的发展趋势45向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步提高，直到达到所要求的性能为止。另外用户自身的技术诀窍能方便地融入，创造出自己的名牌产品；可减少产品品种，便于批量生产、提高可靠性和降低成本，增强市场供应能力和竞争能力。1-5数控机床的发展趋势46开放式数控装置的概念结构硬件配置单元软件配置单元标准计算机硬件数控系统基本硬件数控功能应用程序DOS(WINDOWS)实时多任务操作系统RTM应用程序接口NC构件库1-5数控机床的发展趋势47

国内外开放式数控系统的研究进展美国：NGC(TheNextGenerationWork-station/MachineController)和OMAC(OpenModularArchitectureController)计划欧共体：OSACA（OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)计划日本：OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)计划华中I型——基于IPC的CNC开放体系结构航天I型CNC系统——基于PC的多机CNC开放体系结构1-5数控机床的发展趋势48

驱动并联化并联加工中心（又称6条腿数控机床、虚轴机床）是数控机床在结构上取得的重大突破。驱动杆机架

动平台主轴电机伺服电机主轴刀具柔性夹具工件静平台图

并联机床结构示意图1-5数控机床的发展趋势49

特点并联结构机床是现代机器人与传统加工技术相结合的产物；由于它没有传统机床所必需的床身、立柱、导轨等制约机床性能提高的结构，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。1-5数控机床的发展趋势50

鉴于并联机床具有许多传统机床所无法比拟的卓越性能，它作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向。近年来，受到了国际机床行业的高度重视。在近几年的国际知名机床博览会上，一些世界著名的机床厂商都展出了他们研制的并联机床，得到了行家们的高度评价，被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”，“21世纪新一代数控加工设备”。1-5数控机床的发展趋势51

交互网络化支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统是形成“全球制造”的基础单元。网络资源共享。数控机床的远程（网络）监视、控制。数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控）数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）诊断、远程维护、电子商务等）。1-5数控机床的发展趋势52本章作业1.简述数控机床的基本组成部分及其基本功能简明阐述数控技术的发展趋势（要求参考3篇以上相关参考文献，并注明作者、文献名称、期刊名称或出版社，出版时间）第一章数控机床概述53本章结束

！请各位同学认真复习本章内容！数控技术及其应用北京大学出版社主编：贾伟杰2.1数控装置的组成和工作过程55一、数控装置的组成早期的数控装置完全由数字逻辑电路构成，称为硬件数控(NC)。随着半导体技术和计算机技术的发展，现代数控装置大都以微型计算机为主体，部分功能由软件来实现，称为计算机数控装置(CNC)。计算机数控装置由硬件和软件两大部分组成，硬件为软件的运行提供支持环境。数控装置的硬件结构：单微处理器结构2.多微处理器结构56二、

CNC装置的数据转换流程

CNC系统软件的主要任务之一就是如何将由零件加工程序表达的加工信息，变换成各进给轴的位移指令、主轴转速指令和辅助动作指令，控制加工设备的轨迹运动和逻辑动作，加工出符合要求的零件。2.1数控装置的组成和工作过程CNC装置数据转换流程示意图

2.1数控装置的组成和工作过程581、译码(解释)将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成后续程序（本例是指刀补处理程序）所要求的数据结构（格式）。2.1数控装置的组成和工作过程59StructPROG_BUFFER{charbuf_state；//缓冲区状态，0空；1准备好。intblock_num；//以BCD码的形式存放本程序段号。doubleCOOR[20]；//存放尺寸指令的数值（μm）。intF,S；//F（mm/min）S（r/min）。charG0；//以标志形式存放G指令。charG1；charM0；//以标志形式存放M指令。charM1；charT；//存放本段换刀的刀具号。charD；//存放刀具补偿的刀具半径值。}；2.1数控装置的组成和工作过程60以标志形式存放G指令示例D7D6D5D4D3D2D1D0G000：无该指令；1：有该指令G010：无该指令；1：有该指令G020：无该指令；1：有该指令G030：无该指令；1：有该指令G90/G910：G90；1：G91｝G060：无该指令；1：有该指令00：G40；11：G4001：G41；10；G422.1数控装置的组成和工作过程61在程序中一般都有由若干个这样结构组成的程序缓冲区组，当前程序段被解释完后便将该段的数据信息送入缓冲区组中空闲的一个。后续程序（如刀补程序）从该缓冲区组中获取程序信息进行工作。2.1数控装置的组成和工作过程62

N06G90G41D11G01X200Y300F200；123456789StructPROG_BUFFER

{

charbuf_state；0：(开始)；1（；）⑨

intblock_num；06（N06）①

doubleCOOR[20]；COOR[1]=200000；（X200）⑥COOR[2]=300000；（Y300）⑦intF,S；F=200；（F200）⑧charG0；D5=0；（G90）②

D6,D7=0,1（G41）③

D1=1；（G01）⑤

……

charD；D=11（D11）④}；2.1数控装置的组成和工作过程63刀补处理的主要工作：根据G90/G91计算零件轮廓的终点坐标值。根据R和G41/42，计算本段刀具中心轨迹的终点（P’e/P〃e）坐标值。根据本段与前段连接关系，进行段间连接处理。.刀补处理(计算刀具中心轨迹)Pe(200,300)P0(72,148)XYG41G42P’eP”eR2.1数控装置的组成和工作过程643.速度预处理主要功能是根据加工程序给定的进给速度，计算在每个插补周期内的合成移动量，供插补程序使用。2.1数控装置的组成和工作过程65速度处理程序主要完成以下几步计算：计算本段总位移量：直线：合成位移量L；园弧：总角位移量α。该数供插补程序判断减速起点和终点之用。计算每个插补周期内的合成进给量：

ΔL=FΔt/60（μm）

式中：F--进给速度值（mm/min）；△t--数控系统的插补周期（ms）Lα2.1数控装置的组成和工作过程664.插补计算主要功能：计算插补周期的实际合成位移量：

△L1=△L*修调值分解△L1

→（△X1、△Y1）

将△L1按插补的线形（直线，园弧等）和本插补点所在的位置分解到各个进给轴，作为各轴的位置控制指令（△X1、△Y1）。

经插补计算后的数据存放在运行缓冲区中，以供位置控制程序之用。插补模块以系统规定的插补周期△t定时运行。2.1数控装置的组成和工作过程5.位置控制处理f（）插补输出△X2△Y2指令位置X2iY2i跟随误差△X3△Y3X1iY1i实际位置反馈位置增量△X1、△Y1X1（i+1）Y1(i+1)X1(i-1)Y1(i-1)速度指令VX、VY图3-16位置控制转换流程++-+++2.1数控装置的组成和工作过程68位置控制完成以下几步计算：计算新的位置指令坐标值：X1新=X1旧+△X1；Y1新=Y1旧+△Y1；计算新的位置实际坐标值：X2新=X2旧+△X2；Y2新=Y2旧+△Y2计算跟随误差(指令位置值—实际位置值)：△X3=X1新-X2新；△Y3=Y1新-Y2新；计算速度指令值：VX=f（△X3）；VY=f（△Y3）2.1数控装置的组成和工作过程69f()是位置环的调节控制算法，具体的算法视具体系统而定。这一步在有些系统中是采用硬件来实现的。VX、VY送给伺服驱动单元，控制电机运行，实现CNC装置的轨迹控制。2.1数控装置的组成和工作过程70三.CNC装置的软件系统特点

CNC系统是典型的实时控制系统。CNC装置的系统软件则可看成是一个专用实时操作系统。由于其应用领域是工业控制领域（多任务性、实时性），因此，分析和了解这些要求是至关重要的，因为它既是系统设计和将来软件测试的重要依据，也是确定系统功能和性能指标的过程。同时，这些要求也应是CNC系统软件的特点。2.1数控装置的组成和工作过程71.多任务性与并行处理技术CNC控制要求的多任务性任务定义：可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。CNC的功能则可定义为CNC的任务：显示、译码、刀补、速度处理、插补处理、位置控制、…CNC系统的任务要求并行处理：为了保证控制的连续性和各任务执行的时序配合要求，CNC系统的任务必须采用并行处理，而不能逐一处理。72

基于并行处理的多任务调度技术并行处理定义：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或两个以上任务处理的方法。采用并行处理技术的目的：合理使用和调配CNC系统的资源提高CNC系统的处理速度。并行处理的实现方式：资源分时共享并发处理（例如：流水处理）这些实现方式与CNC系统的硬件结构密切相关。73资源分时共享（对单一资源的系统）在单CPU结构的CNC系统中，可采用“资源分时共享”并行处理技术。资源分时共享——在规定的时间长度（时间片）内，根据各任务实时性的要求，规定它们占用CPU的时间，使它们分时共享系统的资源。“资源分时共享”的技术关键：其一：各任务的优先级分配问题。其二：各任务占用CPU的时间长度，即时间片的分配问题。74位置控制插补运算背景程序4ms8ms16ms中断级别高中断级别低资源（CPU）分时共享图750ms4ms8ms12ms16ms位置控制插补运算背景程序各任务占用CPU

时间示意图76资源分时共享技术的特征:在任何一个时刻只有一个任务占用CPU；在一个时间片（如8ms或16ms）内，CPU并行地执行了两个或两个以上的任务。因此，资源分时共享的并行处理只具有宏观上的意义，即从微观上来看，各个任务还是逐一执行的。77并发处理和流水处理（对多资源的系统）在多CPU结构的CNC系统中，根据各任务之间的关联程度，可采用以下两种并行处理技术：若任务间的关联程度不高，则可让其分别在不同的CPU上同时执行——并发处理；若任务间的关联程度较高，即一个任务的输出是另一个任务的输入，则可采取流水处理的方法来实现并行处理。78.前后台型结构模式该模式将CNC系统软件划分成两部分：前台程序:主要完成插补运算、位置控制、故障诊断等实时性很强的任务，它是一个实时中断服务程序。后台程序(背景程序):

完成显示、零件加工程序的编辑管理、系统的输入/出、插补预处理等弱实时性的任务，它是一个循环运行的程序，在运行过程中，不断地被前台程序定时打断，前后台相互配合来完成零件的加工任务。79前后台程序运行关系图

80前后台型结构模式的特点任务调度机制:优先抢占调度和循环调度。前台程序的调度是优先抢占式的；前台和后台程序内部各子任务采用的是顺序调度。信息交换:缓冲区。前台和后台程序之间以及内部各子任务之间的。实时性差。在前台和后台程序内无优先级等级、也无抢占机制。该结构仅适用于控制功能较简单的系统。早期的CNC系统大都采用这种结构。81.中断型结构模式

这种结构是将除了初始化程序之外，整个系统软件的各个任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，然后由中断管理系统（由硬件和软件组成）对各级中断服务程序实施调度管理。82中断型结构模式的特点任务调度机制：抢占式优先调度。信息交换：缓冲区。实时性好。由于中断级别较多（最多可达8级），强实时性任务可安排在优先级较高的中断服务程序中。模块间的关系复杂，耦合度大，不利于对系统的维护和扩充。二十世纪80～90年代初的CNC系统大多采用这种结构。2-2数控装置的插补原理逐点比较法插补概念：每走一步都将加工点与给定轨迹进行比较，以确定下一步进给方向。

83插补结束插补开始偏差判别坐标进给偏差计算终点判别YNXYO插补步骤2-2数控装置的插补原理84插补规则当F0，则沿+X方向进给一步当F<0，则沿+Y方向进给一步。OA(Xe,Ye)M(Xi,Yi)XYF>0F<0F=0···一、逐点比较法直线插补偏差判别函数当M在OA上，即F=0时；当M在OA上方，即F>0时；当M在OA下方，即F<0时；2-2数控装置的插补原理4/8/202485当Fi,j

0

新加工点坐标为:Xi+1=Xi+1,Yj+1=Yj

新偏差为:Fi+1,j=XeYj-(Xi+1)Yj=Fi,j

-Ye当Fi,j<0

新加工点坐标为:Xi+1=Xi,Yj+1=Yj+1

新偏差为:Fi,j+1=Xe(Yj+1)-XiYe

＝Fi,j

+Xe终点判别方法：设置减法计数器(Xe

X

，Ye

Y;或Xe+Ye;或max(Xe,Ye))，进给一步减1，直至减到0为止偏差判别函数的递推形式设当前切削点M(Xi,Yi)的偏差为F=Fi,j=XeYj-XiYe

则根据偏差公式2-2数控装置的插补原理逐点比较法直线插补示例4/8/2024862-2数控装置的插补原理4/8/202487

Fm≥0

Fm

＜0

线型进给方向

偏差计算

线型

进给方向

偏差计算L1,L4+XFm+1=Fm-yeL1,L2+YFm+1=Fm+xeL2,L3-XL3,L4-Y四个象限直线插补计算2-2数控装置的插补原理4/8/202488第一象限直线插补程序框图2-2数控装置的插补原理二、逐点比较法圆弧插补4/8/202489当M(Xi,Yi)在圆弧上，则F=0；当M(Xi,Yi)在圆弧外，则F>0；当M(Xi,Yi)在圆弧内，则F<0；插补规则当F0，则沿-X方向进给一步当F<0，则沿+Y方向进给一步YOXA(X0,Y0)RRiM(Xi,Yj)B(Xe,Ye)F<0F>0F=0

偏差判别式2-2数控装置的插补原理4/8/202490当Fi,j

0

新加工点坐标为:Xi+1=Xi-1,Yj+1=Yj

新偏差为:当Fi,j<0

新加工点坐标为:Xi+1=Xi,Yj+1=Yj+1

新偏差为:终点判别方法：|Xe-X0|+|Ye-Y0|偏差判别函数的递推形式设当前切削点M(Xi,Yi)的偏差为则根据偏差公式4/8/2024912-2数控装置的插补原理逐点比较法圆弧插补示例2-2数控装置的插补原理4/8/202492脉冲个数

偏差判别进给方向

偏差计算

坐标计算终点判别0F0=0X0=XA=10Y0=YA=0n=0；N=121F0=0-XF1=F0–2X0+1=0-2×10+1=-19X1=X0-1=9Y1=Y0=0n=1＜N2F1=-19＜0+YF2=F1+2Y1+1=-19+2×0+1=-18X2=X1=9Y2=Y1+1=1n=2＜N3F2=-18＜0+YF3=F2+2Y2+1=-18+2×1+1=-15X3=X2=9Y3=Y2+1=2n=3＜N4F3=-15＜0+YF4=F3+2Y3+1=-15+2×2+1=-10X4=X3=9Y4=Y3+1=3n=4＜N5F4=-10＜0+YF5=F4+2Y4+1=-10+2×3+1=-3X5=X4=9Y5=Y4+1=4n=5＜N2-2数控装置的插补原理四象限圆弧插补进给方向偏差大于等于零向圆内进给，偏差小于零向圆外进给4/8/2024934/8/2024942-2数控装置的插补原理四象限圆弧插补计算表

2-2数控装置的插补原理4/8/202495第一象限逆圆弧插补程序框图2-2数控装置的插补原理特点：易于实现多坐标联动插补4/8/202496OtYt0t1t2ti-1ti

tnYi-1YiY=f(t)一、数字积分法的工作原理如右图，函数在[t0,tn

]的定积分，即为函数在该区间的面积：如果从t=0开始，取自变量t的一系列等间隔值为△t，当△t足够小时，可得如果取△t=1，即一个脉冲当量δ，则函数的积分运算变成了变量的累加运算，如果δ足够小时，则累加求和运算代替积分运算所引入的误差可以不超过所允许的误差。4/8/2024972-2数控装置的插补原理JV：被积函数寄存器JR：累加寄存器(又称余数寄存器)QJ：全加器

一般设余数寄存器JR的容量作为一个单位面积值，累加值超过一个单位面积，即产生一个溢出脉冲。△t(JV)+(JR)△S数字积分器的工作原理二、数字积分法直线插补4/8/202498OXYA(Xe,Ye)VxVyVM积分累加2-2数控装置的插补原理2-2数控装置的插补原理若取

t为一个时间脉冲时间间隔，即t=1,则4/8/202499选择k时应使每次增量△x和△y均小于1，以使在各坐标轴每次分配进给脉冲时不超过一个脉冲（即每次增量只移动一个脉冲当量），即Xe及Ye的最大允许值，受到寄存器容量限制，设寄存器的字长为N，则Xe及Ye的最大允许值为：

2N-1

2-2数控装置的插补原理若要满足4/8/2024100则若取则由于n为累加次数注：已设

t=12-2数控系统的插补原理实现该直线插补的积分器4/8/2024101X轴被积函数寄存器（Xe）

X轴积分累加器Y轴积分累加器

Y轴被积函数寄存器（Ye）X轴溢出脉冲Y轴溢出脉冲插补控制脉冲被积函数寄存器的函数值本应为xe/2N和ye/2N，但从累加溢出原理来说，存放xe和ye仅相当于小数点左移N位，其插补结果等效。程序框图2-2数控系统的插补原理数字积分法直线插补示例设要加工直线OA，起点O（0，0），终点A（5，2）。若被积函数寄存器JV、余数寄存器JR和终点计数器JE的容量均为三位二进制寄存器，则累加次数n＝23＝8，插补前JE、JRx、JRy均清零。4/8/20241024/8/20241032-2数控系统的插补原理累加次数X积分器Y积分器终点计数器JRx+JVx溢出△xJRy+JVy溢出△yJe10+101=10100+010=01000002101+101=0101010+010=10000013010+101=1110100+010=11000014111+101=1001110+010=00010115100+101=00110+010=0100100数字积分法直线插补运算过程（前五步）2-2数控系统的插补原理三、数字积分法圆弧插补4/8/2024104OXYA(X0,Y0)B(Xe,Ye)M(Xi,Yi)VVxVyXiYiR第一象限逆园插补图中参数有下述相似关系公式对照则设2-2数控系统的插补原理4/8/2024105X轴被积函数寄存器（Yi）

X轴积分累加器Y轴积分累加器

Y轴被积函数寄存器（Xi）X轴溢出脉冲Y轴溢出脉冲插补控制脉冲

+1-1数字积分圆弧插补框图2-2数控系统的插补原理4/8/2024106统计进给脉冲总数判别终点；

直线插补圆弧插补统计累加次数判别终点；X、Y方向插补时分别对Xe,

Ye累加；X、Y方向插补时分别对Yi和Xi累加；X、Y方向进给（发进给脉冲）后，被积函数寄存器Jx、Jy内容(Xe,Ye)不变；X、Y方向进给（发进给脉冲）后，被积函数寄存器Jx、Jy内容(Yi,Xi)必须修正，即当X方向发脉冲时，Y轴被积函数寄存器Jy内容(Xi)减1（∵NR1）,当Y方向发脉冲时，X轴被积函数寄存器Jx内容(Yi)加1。

数字积分直线插补与圆弧插补的区别2-2数控系统的插补原理4/8/2024107第一象限逆圆弧插补计算举例OXYA(5,0)B(0,5)余数寄存器容量至少3位，故累加至n=2N=8，将有脉冲溢出。终点判别总步数为:|Xe-X0|+|Ye-Y0|=102-2数控系统的插补原理4/8/20241082-2数控系统的插补原理4/8/2024109

数据采样插补法（又称为数字增量插补法）基本原理用一系列首尾相连的微小直线段来逼近给定轨迹。这些微小直线段是根据程编进给速度（F指令），将给定轨迹按每个插补周期TS对应的进给量（轮廓步长或进给步长ΔL）来分割的。每个TS内计算出下一个周期各坐标进给位移增量(ΔX,ΔY)，即下一插补点的指令位置；CNC装置按给定采样周期TC（位置控制周期）对各坐标实际位置进行采样，并将其与指令位置比较，得出位置跟随误差，由此对伺服系统进行控制。伺服电机工作台速度控制单元传动机构位置控制检测反馈插补器2-2数控系统的插补原理4/8/2024110常用时间分割插补算法——把加工一段直线或圆弧的整段时间分为许多相等的时间间隔，该时间间隔T称为单位时间间隔，也即插补周期。插补周期T内的合成进给量f称为一次插补进给量。若进给速度v的单位取mm/min，插补周期T的单位取ms，插补进给量的单位取μm，则一次插补进给量：

例：ＦＡＮＵＣ７Ｍ系统设F为程序编制中给定的速度指令（单位为mm/min)；插补周期T为８ｍｓ；f为一个插补周期的进给量(单位为μm);则2-2数控系统的插补原理4/8/2024111时间分割插补算法要解决的关键问题插补周期T的选择插补周期内各坐标轴进给量的计算

插补周期T的选择1、插补周期T与插补运算时间的关系插补周期T必须大于插补运算时间与完成其它实时任务（插补及位置误差计算、显示、监控、I/O处理）所需时间之和2、插补周期T与位置反馈采样的关系插补周期T与位置反馈采样周期可以相同，也可以不同。如果不同，则一般插补周期应是采样周期的整数倍。2-2数控系统的插补原理4/8/20241123、插补周期与精度、速度的关系在直线插补中，插补所形成的每个直线段与给定的直线重合，不会造成轨迹误差。在圆弧插补时，一般用内接弦线或内外均差弦线来逼近圆弧，这种逼近必然会造成轨迹误差。最大半径误差eR与步距角δ的关系

eR=R(1-cos(δ/2)）对上式进行幂级数展开并化简则得：最大径向误差：

eR=(FT)2/8R当给定R、f和eR，则应有T=(8ReR)1/2/FfYO

ReRR2-2数控系统的插补原理设给定直线OA，动点Mi-1(Xi-1,Yi-1)，程编进给速度F，插补周期T

，插补进给量f（进给步长）则f＝FT由图可得如下关系：4/8/2024113插补周期内各坐标轴进给量的计算Xi-1A(Xe,Ye)OXiYi-1YiMi-1MiΔXiΔYiXY则T内各坐标轴对应的位移增量

ΔXi=fXe/LΔYi=fYe/L由此可得下一个插补点Mi(Xi,Yi)的坐标值为：

Xi=Xi-1+ΔXi

=Xi-1+fXe/LYi=Yi-1+ΔYi

=Yi-1+fYe/L114一.刀具半径补偿的基本概念

1、什么是刀具半径补偿(ToolRadiusCompensation[offset])

根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。

A’B’C”CBAG41刀具G42刀具编程轨迹刀具中心轨迹C’2-3数控装置的刀具半径补偿115.刀具半径补偿功能的主要用途实时将编程轨迹变换成刀具中心轨迹。可避免在加工中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原因)而重新编程的麻烦。刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径的变化，也不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可。减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。2-3数控装置的刀具半径补偿116.刀具半径补偿的常用方法：

B刀补：R2法，比例法，该法对加工轮廓的连接都是以园弧进行的。A’B’C”CBAG41刀具G42刀具编程轨迹刀具中心轨迹C’2-3数控装置的刀具半径补偿117在外轮廓尖角加工时，由于轮廓尖角处，始终处于切削状态，尖角的加工工艺性差。在内轮廓尖角加工时，由于C”点不易求得(受计算能力的限制)编程人员必须在零件轮廓中插入一个半径大于刀具半径的园弧，这样才能避免产生过切。这种刀补方法，无法满足实际应用中的许多要求。因此现在用得较少，而用得较多的是C刀补。A’B’C”CBAG41刀具G42刀具编程轨迹刀具中心轨迹C’2-3数控装置的刀具半径补偿118

C刀补

采用直线作为轮廓间的过渡特点：尖角工艺性好可实现过切自动预报(在内轮廓加工时)，从而避免产生过切。A’B’C”CBAG41刀具G42刀具编程轨迹刀具中心轨迹C’2-3数控装置的刀具半径补偿119.刀具半径补偿的工作原理1.刀具半径补偿的工作过程刀补建立刀补进行刀补撤销。起刀点刀补建立刀补进行刀补撤销编程轨迹刀具中心轨迹2-3数控装置的刀具半径补偿120.C刀补的转接形式和过渡方式转接形式根据前后两编程轨迹的不同，刀具中心轨迹的不同连接方法

在一般的CNC装置中，均有园弧和直线插补两种功能。对由这两种线形组成的编程轨迹有以下四种转接形式直线与直线转接直线与园弧转接园弧与直线转接园弧与园弧转接2-3数控装置的刀具半径补偿121

刀具中心轨迹编程轨迹非加工侧加工侧

非加工侧编程轨迹刀具中心轨迹加工侧过渡方式对应两编程轨迹间，刀具中心轨迹过渡连接形式

矢量夹角

：

指两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角

2-3数控装置的刀具半径补偿122根据两段程序轨迹的矢量夹角

和刀补方向的不同，过渡方式有以下几种：缩短型：矢量夹角

≥180o

刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。伸长型：矢量夹角90o≤

＜180o

刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。插入型：矢量夹角

＜90o

在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线的过渡方式。2-3数控装置的刀具半径补偿123.刀具中心轨迹的转接形式和过渡方式列表

刀具半径补偿功能在实施过程中，各种转接形式和过渡方式的情况，如下面两表所示。表中实线表示编程轨迹；虚线表示刀具中心轨迹；α为矢量夹角；r为刀具半径；箭头为走刀方向。表中是以右刀补（G42）为例进行说明的，左刀补（G41）的情况于右刀补相似，就不再重复。2-3数控装置的刀具半径补偿124

刀具半径补偿的建立和撤消形式转接夹角矢量刀补建立（G42）刀补撤消（G42）直线

直线直线

圆弧直线

直线圆弧

直线过渡方式

≥180o缩短型90o≤

＜180o伸长型

＜90o插入型r

rr

rα

rr

rr

r

rα

rα

r2-3数控装置的刀具半径补偿125刀具半径补偿的进行过程刀

补

进

行（G42）直线

直线直线

圆弧圆弧

直线圆弧

圆弧过渡方式α≥180o缩短型90o≤α＜180o伸长型α＜90o插入型rαrαrαrαααααrαrαrααr2-3数控装置的刀具半径补偿126.刀具半径补偿的实例读入OA，判断出是刀补建立，继续读下一段。读入AB，因为∠OAB＜90o，且又是右刀补（G42），由表可知，此时段间转接的过渡形式是插入型。则计算出a、b、c的坐标值，并输出直线段oa、ab、bc，供插补程序运行。cbaBAOCDE2-3数控装置的刀具半径补偿127读入BC，因为∠ABC＜90o，同理，由表可知，段间转接的过渡形式是插入型。则计算出d、e点的坐标值，并输出直线cd、de。读入CD，因为∠BCD＞180o，由表可知，段间转接的过渡形式是缩短型。则计算出f点的坐标值，由于是内侧加工，须进行过切判别（过切判别的原理和方法见后述），若过切则报警，并停止输出，否则输出直线段ef。fedBcbAOCDEa2-3数控装置的刀具半径补偿128读入DE（假定由撤消刀补的G40命令），因为90o＜∠CDE＜180o，由于是刀补撤消段，由表可知，段间转接的过渡形式是伸长型。则计算出g、h点的坐标值，然后输出直线段fg、gh、hE。刀具半径补偿处理结束。

ghBfedcbAOCDEa2-3数控装置的刀具半径补偿129.加工工过程中的过切判别原理前面我们说过C刀补能避免过切现象，是指若编程人员因某种原因编制出了肯定要产生过切的加工程序时，系统在运行过程中能提前发出报警信号，避免过切事故的发生。下面将就过切判别原理进行讨论。2-3数控装置的刀具半径补偿130.直线加工时的过切判别如右图所示，当被加工的轮廓是直线段时，若刀具半径选用过大，就将产生过切削现象。图中，编程轨迹为ABCD，B′为对应于AB、BC的刀具中心轨迹的交点。当读入编程轨迹CD时，就要对上段刀具中心轨迹B’C’进行修正，确定刀具中心应从B′点移到C′点。显然，这时必将产生如图阴影部分所示的过切削。A＇D＇CBC＇DB＇A编程轨迹刀具中心轨迹过切削部分发出报警程序段刀具2-3数控装置的刀具半径补偿131

在直线加工时，可以通过编程矢量与其相对应的修正矢量的标量积的正负进行判别。在图中，BC为编程矢量，B’C’为BC对应的修正矢量，α为它们之间的夹角。则：标量积显然，当（即90o<α<270o）时，刀具就要背向编程轨迹移动，造成过切削。上图中α=180o，所以必定产生过切削。A’D’CBC’DB’A编程轨迹刀具中心轨迹过切削部分发出报警程序段刀具2-3数控装置的刀具半径补偿1322.圆弧加工时的过切削判别

在内轮廓圆弧加工（当圆弧加工的命令为G41G03

或G42G02）时，若选用的刀具半径rD过大，超过了所需加工的圆弧半径R，即:

r>R那么就会产生过切削。

G41G03G42G02rDrDRR2-3数控装置的刀具半径补偿133

刀具中心轨迹编程轨迹R发出报警程序段过切削部分r(a)圆弧加工过切G41⊕G02=0？报警返回否（内侧加工）是（外侧加工）是否(b)判别流程刀具2-3数控装置的刀具半径补偿134在实际加工中，还有各种各样的过切削情况，限于时间，无法一一列举。但是通过上面的分析可知，过切削现象都发生在过渡形式为缩短型的情况下，因而可以根据这一原则，来判断发生过切削的条件，并据此设计过切削判别程序。2-3数控装置的刀具半径补偿本章作业如图所示，被加工直线的终点坐标为（6，4），请写出逐点比较法插补计算过程，并在图中添加轨迹。4/8/2024135

序号

偏差判别坐标进给

偏差计算终点判别0F0=0E=10123本章作业如图所示，被加工圆弧的起点坐标为（4，0），终点坐标为（0，4），请写出逐点比较法插补计算过程，并在图中添加轨迹。4/8/2024136序号

偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判别0F0=0X0=4Y0=0E＝812本章作业如图所示，被加工直线的终点坐标为（6，4），请写出数字积分法插补计算过程，并在图中添加轨迹。4/8/2024137

210

终点计数器Y积分器

JRy+Jvy溢出ΔY

X积分器

JRx+JVx

溢出ΔX

累加次数4/8/2024138本章结束

！请各位同学认真复习本章内容！139北京大学出版社主编：贾伟杰1403-1伺服驱动的概念二、伺服驱动系统的主要特点1.位移精度要高2.定位精度高

服驱动系统的定位精度是指输出量能复现输入量的精确程度。3.稳定性好

稳定性是指系统在输入或外界干扰作用下，能较快地调节，达到新的或者恢复到原来的平衡状态的性能。4.动态响应快

动态响应时间是伺服驱动系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。5.调速范围大6.低速大转矩

数控机床加工的特点是在低速时进行重切削。因此，要求伺服系统在低速时有大的转矩。第三章伺服驱动系统及位置检测装置3-1伺服驱动系统概述伺服系统的组成驱动电路：信号的转换（D/A）和放大伺服电机/执行元件：信号和能量的转化输出（电动机）传动装置：信号和能量传递位置检测元件及反馈电路：信号的反馈作用:接收数控系统的指令，驱动执行机构完成预定的进给和快速运动特点：能够实现位置和运动的准确控制1413-1伺服驱动系统概述伺服系统的分类1.开环伺服系统开环伺服系统为无位置检测系统，系统的驱动元件主要是步进电机或电液压马达。该系统的特点是：只按照数控装置的指令脉冲进行工作，而对执行结果，即移动部件的实际位移，不进行检测和反馈。1423-1伺服驱动系统概述143特点

1）无位移检测装置，控制精度低

2）结构简单、易于调整、成本低。主要技术指标

1）定位精度可达±0.02mm2）脉冲当量可达0.01mm3）最高进给速度低于6m/min应用:经济型数控机床及机床数控化改造3-1伺服驱动系统概述144闭环伺服系统闭环伺服系统的工作原理：当数控装置发出位移指令后，经过伺服放大器、伺服电机、机械传动装置驱动工作台移动，直线位置检测装置将检测到的位移反馈到位置比较环节与输入信号进行比较，将误差补偿到控制指令中，再去控制伺服电机。3-1伺服驱动系统概述特点：1）设有位移检测装置，控制精度高2）调试维护困难、成本较高主要技术指标

1）定位精度可达±0.002mm2）检测分辨率可达0.001mm3）最高进给速度可达14m/min应用：加工中心及中、高档数控机床1453-1伺服驱动系统概述146半闭环伺服系统由于半闭环系统的反馈信号取自旋转轴，故进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度、间隙等非线性因素对系统稳定性没有影响，所以调试也很方便。3-1伺服驱动系统概述关于闭环和半闭环系统闭环：采用线位移检测元件对工作台位移直接进行测量反馈。特点：控制精度高、安装调试困难半闭环：采用角位移检测元件对电机轴或滚珠丝杠的角位移进行测量反馈。特点：控制精度相对较低、安装调试方便1473-1伺服驱动系统概述伺服驱动系统的选用1）精度要求：定位精度、重复定位精度、加工精度2）响应速度：跟踪指令信号的速度3）调速范围：最高转速与最低转速之比Rn=nmax/nmin4）低速转距特性:低速时转距输出能力关于定位精度和重复定位精度定位精度：移动件到达指令位置的准确度重复定位精度：移动件在任意定位点的定位一致性1483-2驱动电动机一、步进电动机一）步进电动机的工作原理、结构及特工作原理工作原理149工作原理演示3-2驱动电动机150通电方式

三相双三拍：(正转)AB

BC

CA

AB(反转)AC

CB

BA

AC

三相六拍：

(正转)A

AB

B

BC

C

CA

A(反转)A

AC

C

CB

B

BA

A三相单三拍：(正转)ABC

A(反转)A

CBA3-2驱动电动机m相步进电机通电方式

m相单m拍：例ABC

D

E

A

m相双m拍：例AB

BC

CD

DEEAAB

或ABC

BCD

CDE

DEAEABABCm相2m拍：例A

AB

B

BC

C

CDDDEEEAA

或AB

ABC

BC

BCD

CD

CDEDEDEA

EAEABAB三种通电方式的特点：单m拍：每次一相通电,切换瞬间失去自锁力矩易失步,在平衡位置易振荡双m拍：每次同时有二相通电,切换瞬间仍有一相保持通电,运行稳定

2m拍：步距角小一半，切换瞬间仍有一相保持通电，运行稳定1513-2驱动电动机步进电机的结构（横向视图）152工作原理演示3-2驱动电动机2.步进电机的结构（纵向视图）1533-2驱动电动机步进电机的主要特性1）步距角和静态步距误差步距角：

m:线圈相数

z:转子齿数

q:2m拍q=2，其它q=1

步距误差：实际步距角与理论步距角之差一般为10`2）输出扭矩：必须大于负载转距3）最高启动、停止脉冲频率：步进电机所能接受的最高启、停脉冲频率，此值必须大于负载实际启、停所需的脉冲频率。1543-2驱动电动机4）连续运行的最高工作频率：步进电机连续运行所能接受的最高工作频率，此值必须