本文针对机床数控系统失步问题，提出以“终端限位保护”为对策，对现今的机床数控系统防失步技术进行了研究，结合企业机床数控系统的实际情况以及生产效率和可靠性存在的薄弱环节，设计一种接近式行程开关在机床导轨进行终端限位保护，优化机床数控系统，弥补传统数控系统中行程挡块式开关在撞击后不能迅速恢复到原始自由状态等几方面的缺陷。



由驱动式电路与步进电机组成的开环数控系统，其设备结构简易、价格便宜、可靠性以及稳定性能较好，在开环数控控制系统中得到广泛应用，在国内外数控机床行业中也占据重要位置。开环数控系统通常是采用步进电机来进行精确定位，所以防止步进电机失步至关重要。



1、失步现象



在机床数控系统工作时，每发送一个脉冲控制信号，步进电机就相应的产生一个步距角，即前进一步；如果不断地发送脉冲控制信号，步进电机就会不停地转动。机床数控系统的失步现象包括丢步与越步。当转子前进的步数大于脉冲控制时，机床数控系统就会出现越步现象；转子前进的步数小于脉冲控制时，机床数控系统就会出现丢步现象。加入天富可简单概括为越步，控制脉冲数小于转子前行的步数；丢步，控制脉冲数多于转子前行的步数。



2、失步原因分析



计算机技术中有微型计算机控制系统和小型计算机控制系统，加入天富当今数控系统中所用到计算机技术为微型计算机控制系统，也称作CNC控制系统或MNC控制系统，是一种由硬件及数字信息控制技术发展而来的计算机数控系统。CNC数控系统中，由数控装置接收储存器发送的信号，是先到伺服控制系统，再经计算处理后传递到机床各个轴上去。



步进电动机是控制过程和仪表使用中最主要的执行部件之一，特点为精度高、快启停能力强、转速容易控制，但在实际的变速过程中，有时候会出现停止转动现象，即所谓的“失步”，原因主要为步进电机本身的响应速度赶不上它的控制速度。在步进电机带负载及惯性的情况下，步进电机工作时不能立即停止与启动，此时在停止时产生越步，在启动时产生丢步。在控制周期脉冲内，由于振动得不到削减，当另一个脉冲信号到来时，共振频率周围动态误差增大就会导致步进电机失步。



3、防失步方法



结合企业数控机床系统加工中心的实际项目，针对该项目在生产加工效率以及可靠性2个方面的缺陷，设计了一种接近式行程开关对机床导轨进行终端限位保护，以提高数控机床运行的稳定性和可靠性，防止系统各行程参数的故障问题发生。



目前，接近式行程开关实现了对数控机床各导轨行程终端的限位保护，也成为评价终端限位和系统对刀参数可靠性的一种有效方法。因此行程开关成为机床各导轨终端限位保护最重要的指标，而限位方法及行程开关的选择也就成了进行终端限位保护的一种重要手段。