任务1数控系统认识

《数控维修技术》任务一数控系统认识《数控维修技术》知识目标掌握数控机床的组成熟悉常用的数控系统掌握数控系统的功能掌握数控系统的组成与各部分的作用技能目标熟悉常用的数控系统掌握数控系统的组成与各部分的作用教学目标《数控维修技术》课程说明数控机床既是一个典型的机电一体化产品，也是生产机电一体化产品的必备工具。数控机床涉及到机电类专业几乎所有的专业知识。本门《数控维修技术》课程，是数控技术和机电一体化专业学生的必修课，也是学院重点建设的一门课程。通过本门课程的学习，既可以使大家对几年来学习的知识和技能进行一次总结，也可以为大家进入企业工作打下必要的基础。本门课程分为机械和电气两部分。机械部分主要是数控机床本体部分（32学时），电气部分主要是数控系统部分（64学时）。机械部分由丰崇友/金成孝老师教学，电气部分由本人负责。学习本课程的目的是要认识数控机床，熟悉常用的数控系统，能根据图纸组装、调试、操作及维护数控机床，并能排除数控机床的一般故障。《数控维修技术》前言1．机械制造2．机械制造的一般过程3．机械制造的基本环节4．现代加工中的新事物《数控维修技术》1．机械制造在人们的日常生活和工业生产中，广泛使用各种机电产品，大到飞机、汽车，小到闹钟、手机。尽管这些产品的结构、性能和用途各不相同，但是其中都包含各种机械和电子元件。这些机械、电子元件的诞生过程都离不开机械制造这一环节。《数控维修技术》2．机械制造的一般过程包括零件的生产过程和零件的装配过程。零件的生产过程一般要经历选材、制造毛坯、预先热处理、机械加工、最终热处理和检验的基本环节。零件的装配过程是整个机械制造过程中的最后阶段，它是决定机械产品质量的关键环节。装配又包括分装与总装。分装就是根据功能的不同将零件装配为部件，总装就是将部件装配为整机。《数控维修技术》3．机械制造的基本环节包括毛坯的制造和机械加工两个环节。机械制造的核心是产品的质量和精度。毛坯成型后还特别粗糙，接下来的加工环节将对其精雕细琢，去除多余材料，最后得到理想的产品。机械加工分为传统方法和现代方法。传统加工方法采用的主要设备是普通机床、半自动机床和自动机床，主要靠经验，精度低，加工环节多，效率低；现代加工方法采用的数控机床和加工中心，采用机电一体化技术，精度高，工序集中，效率高。即现代加工方法具有高自动化、高精度、高效率的“三高”特点。《数控维修技术》4．现代加工中的新事物新材料：现代加工中不再倚重金属材料，陶瓷材料、高分子材料、复合材料的应用日益广泛，其优良的性能逐步被人们所接受；新能源：除了传统的电能外，电化学能用于电火花加工，激光用于切割以及超声波用于探伤等；新技术：ＣＡＤ计算机辅助设计主要用于产品设计，CAM计算机辅助制造主要用于数控加工，ＣＡＤ／ＣＡＭ主要用于模具设计和制造，是现代机械制造发展的新方向。新设备：现代制造中最突出的特点是高新能的数控机床取代了普通机床，大大提高了生产效率。使用数控机床时，当改变加工零件，只需要改变数控程序，而不需要更换太多的机械硬件，因此生产准备周期短，有利于产品的更新换代。同时数控机床本身的精度高，还可以用软件进行精度校正和补偿，又能在自动加工中避免人为的误差，因此加工精度高，且质量稳定。《数控维修技术》一、数控机床的组成数控机床终究还是一台机床。它是一种装有程序控制系统即数控系统（NC）的机床，主要由数控装置、可编程序控制器、伺服装置、位置反馈装置和机床主机构成。数控装置可编程序控制器机床主机

伺服装置位置反馈装置《数控维修技术》现代数控系统都是以计算机作为控制核心,所以已称为计算机数控(CNC)。数控装置（CNC）、可编程序控制器（PLC）、进给伺服装置及主轴控制装置等统称为数控系统。数控机床的核心：数控装置（CNC）控制对象：机床控制的依据：加工程序执行机构：伺服驱动装置反馈机构：位置反馈。综上所述：数控机床=机床本体+数控系统。即数控机床是一个机电一体化产品。对于数控机床生产厂商来说，机床本体由其自身生产制造，数控系统外购。《数控维修技术》1、数控机床的机械结构数控机床本体即数控机床的机械结构。早期的数控机床主要是对机床的进给系统进行了革新和改造，其外形和结构与普通机床基本相同。《数控维修技术》目前的数控机床机械结构已具有独特性主要由以下几部分组成：主传动系统：实现机床的主运动进给系统：实现机床的进给运动机床基础件（大件）：包括床身、底座、立柱、滑座、工作台等，是整台机床的基础和框架。它的功用是支承机床本体的其它零部件并保证这些零部件在工作时或者固定在基础件上，或者在他的导轨上运动。辅助装置：包括液压、气动、润滑、冷却、排屑等系统和装置。刀库、刀架及自动换刀装置自动托盘交换装置实现工件回转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置。数控机床的机械结构一般由机床生产厂家生产制造。《数控维修技术》2、数控系统数控系统是数控机床的电气部分。它包括数控装置（CNC）、可编程序控制器（PLC）、进给伺服装置及主轴控制装置等。《数控维修技术》二、常用的数控系统数控机床配置的数控系统品牌繁多，性能和结构也不尽相同。日本法拉克（FANUC）德国西门子（SIEMENS）是世界上主要的数控系统生产厂家。此外还有西班牙FAGOR公司，德国HEIDENHAIN公司，法国NUM公司等。近几年我国数控机床发展迅速，国内一些数控产品也占有一定的市场份额，如华中数控系统，广州数控系统，北京航天机床数控集团公司等。还有就是台湾地区的数控机床在国内也有一定的市场份额。《数控维修技术》FANUC（发那科）数控系统简介●它是日本的产品，自20世纪50年代以来，已经开发出了40多种数控系统，有F0、F10、F11、F15、F16等系列，每个系列又有多种可选择的功能，适用于多种机床。●结构上，已由大板结构转化为模块化结构，电路板多用多层板和高密度表面安装技术（SMT），使用专用大规模集成电路（LSI）芯片。●LSI包括：总线仲裁控制器（BAC），输入输出控制（IOC），位置控制MB87103。MB87103包括了数字计分法插补（DDA）、误差寄存器、基准计数器、脉宽调制和检测倍率等。●MAP接口可实现与上级控制单元或计算机通讯。●有的FANUC数控系统的故障诊断采用了“专家系统”。●目前主推产品为0i系列，16/18/21系列，30/31/32系列。《数控维修技术》FANUC（发那科）F0系列简介-F0系列是多CPU系统。F0A、F0B、F0C系列的主CPU分别是80186、80286、80386，内置可编程序控制器（PMC）的CPU为8086。F0C是F0系列中的高档产品，除了有标准的串行口（RS-232）外，还增加了高速串行通讯的远程缓冲器，以实现计算机的分布式直接控制。《数控维修技术》FANUC（发那科）F0系列简介-F0系列适合于中小型数控机床。-F0MA/MB/MEA/MC用于加工中心、镗铣床。（M——加工中心、镗铣床）-F0MF是对话型数控。（F——对话型）-F0TA/TB/TEA/TC适用于车床。（T——车床）-F0T0/TF是适用于车床的对话型装置。-F0TTA/TTB/TTC适用于主轴双刀架或两主轴双刀架的四轴车床。-F0GA/GB适用于磨床。（G——磨床）-F0PB用于回转头压力机。《数控维修技术》三、数控系统的功能数控系统是数控机床的控制和指挥中心，机床的各个执行部件都在数控系统的统一指挥下有条不紊的工作，自动地按给定程序进行零件的加工。数控系统有两种不同的类型，一种是早期完全由硬件逻辑电路构成的专用硬件数控装置即NC装置，另一种是目前广泛使用并且已经取代前者的由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即CNC装置取代。CNC系统有各种系列，性能各异，但功能基本差不多，都包含基本功能和选择功能。基本功能是系统必备的数控功能，选择功能是可供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。《数控维修技术》（一）数控系统的基本功能1.轴控制功能2.准备功能3.插补功能4.进给功能5.刀具功能6.主轴功能7.辅助功能8.字符显示功能9.自诊断功能《数控维修技术》1.轴控制功能主要反映CNC装置能控制的轴数以及能联动（同时动作）的轴数。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴之分。控制轴数越多，特别是联动轴数越多，CNC装置及其软件也就越复杂。数控车床一般为2轴联动，数控铣床及加工中心一般需要三轴以上联动。《数控维修技术》2.准备功能即G功能，指机床工作方式的功能。主要有基本移动、程序暂停、坐标平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环、基准点返回、公英制转换、绝对坐标和相对坐标转换等指令，它用字母G和后续的两位数字来表示。ISO标准对准备功能从G00-G99共100条指令中的大部分进行了统一的标准定义，有的可以由机床生产厂家根据特定需要来定义。G代码又分为持续有效的模态和一次有效的非模态指令两种。《数控维修技术》3.插补功能指CNC装置可以实现各种直线和曲线轨迹插补功能。有直线、圆弧、螺旋线多坐标插补等。查补运算实时性要求很强，即计算速度要同时满足机床坐标轴对进给速度和分辨率的要求。目前多采用软件插补。《数控维修技术》4.进给功能一般用F代码直接指定各轴的进给速度。主要包括以下几种功能：（1）切削进给速度（每分钟进给量），以每分钟进给距离的形式指定刀具切削进给速度。用字母F及后面的1-5位数字表示。如对直线轴，F15000表示每分钟进给15000mm；对于回转轴，F12表示每分钟进给12°。（2）同步进给速度（每转进给量），以机床主轴每转进给量规定进给速度。如F0.01表示每转进给量为0.01mm。只有主轴上装有位置编码器的机床才能制定同步进给速度。（3）快速进给速度，通过参数设定，执行G00指令时采用此速度，还可通过操作面板上的快速倍率开关调节。（4）进给倍率，操作面板上设置了倍率开关，倍率一般在10%-200%。使用倍率开关可以不修改程序中的F代码就可改变机床的进给速度，每分钟进给量和每转进给量都有效。《数控维修技术》5.刀具功能包括选择的刀具数量和种类、刀具的编码方式、自动换刀的方式。用字母T和后继2-4位数字来表示。《数控维修技术》6.主轴功能设定主轴转速功能，用字母S和后继2-4位数字表示。有恒转速和恒线速度两种运转方式。主轴转向用M03（正转）、M04（反转）和M05（停止）指定。机床操作面板上设有主轴倍率开关，使用它可以不修改程序中的S代码就可以修改主轴转速。《数控维修技术》7.辅助功能即M功能，用用字母M和后继2位数字表示。ISO标准中规定了部分M功能的意义。辅助功能可以用来规定主轴的启停和转向、冷却液的开关、刀库的启停、刀具的更换、工件的加紧和放松等。《数控维修技术》8.字符显示功能CNC装置可通过CRT显示器实现字符显示，如程序、参数、坐标值、各种补偿量、机床状态和故障信息等。《数控维修技术》9.自诊断功能CNC装置有各种诊断程序，可以防止故障的发生和扩大，在故障出现后便于迅速查明故障类型和部位，减少停机时间。《数控维修技术》（二）数控系统的选择功能1.补偿功能2.固定循环功能3.图形显示功能4.通信功能5.人机对话编程功能《数控维修技术》1.补偿功能CNC装置可以对加工过程中由于刀具磨损或更换以及机械传动的丝杠螺距误差和反向间隙所引起的加工误差予以补偿。CNC装置的存储器中存放着刀具长度和半径的相应补偿量，加工时按补偿量计算刀具的实际运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求的零件。《数控维修技术》2.固定循环功能指CNC装置为常见的加工工艺所编制的、可以多次循环加工的功能。调用固定循环前，用户需选择合适的切削用量和重复次数等参数。《数控维修技术》3.图形显示功能一般需要高分辨率的显示器。用于显示人机对话编程菜单、零件图型、动态模拟刀具轨迹等。《数控维修技术》4.通信功能CNC装置通常配有RS-232接口，有的还有DNC接口，网卡等。通过接口，进入工厂通讯网络，以适应FMS\CIMS的需要。《数控维修技术》５．人机对话编程功能有助于编制复杂零件的程序。《数控维修技术》四.数控系统的组成与各部分的作用数控系统一般由输入/输出装置（I/O装置）、数控装置（CNC装置）、驱动控制装置、机床电气逻辑控制装置（PLC）四部分组成。《数控维修技术》《数控维修技术》1．输入/输出装置（I/O装置）可将数控加工程序和其他各种控制信号输入CNC数控装置；输出装置可显示输入的内容和数控系统的工作状态等。纸带阅读机、磁盘驱动区、MDI键盘和控制面板、LCD/CRT显示器等都属于输入/输出装置。《数控维修技术》2.数控装置（CNC装置）CNC是整个控制系统的核心，它由硬件和软件共同完成数控任务，与数控系统的其它部分通过接口相连。数控装置由硬件和软件构成。主要用来对各坐标轴进行插补控制，输出主轴转速给定值，以及进行主轴定位控制。数控装置就是一台计算机，它的硬件结构类型很多，按印刷电路板的插接方式可分为大板结构和功能模板式结构；按微处理器的个数可分为单微处理器和多微处理器结构等。和