第8講 數(shù)控機(jī)床硬件的連接

1、數(shù)控機(jī)床CNC系統(tǒng)硬件的連接一、工作任務(wù)導(dǎo)入一、工作任務(wù)導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床CNC系統(tǒng)硬件的連接FANUC 0i C的硬件組成 FANUC 0i C數(shù)控系統(tǒng)綜合連接圖 （一）CNC系統(tǒng)模塊及接口作用1 1FANUC 0iFANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)概述數(shù)控系統(tǒng)概述二、學(xué)習(xí)情境二、學(xué)習(xí)情境 FANUC 0i系列至今推出了FANUC 0iA、FANUC 0iB、FANUC 0iC、FANUC 0iD四大產(chǎn)品系列，這四大系列在硬件與軟件設(shè)計(jì)上有較大區(qū)別，性能依次提高，但其操作、編程方法類(lèi)似。每一系列又分為擴(kuò)展型與精簡(jiǎn)型兩種規(guī)格，前者直接表示，后者在型號(hào)中加“Mate”，如：FANUC 0iC/FANUC 0i

2、Mate C。 2 2CNCCNC模塊及接口模塊及接口 控制單元（CNC）是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它主要用來(lái)對(duì)各坐標(biāo)軸進(jìn)行插補(bǔ)控制、輸出主軸轉(zhuǎn)速給定值以及進(jìn)行主軸定位控制。此外，它還對(duì)輸入的M、S、T指令進(jìn)行譯碼，傳送給PMC等。 CNC功能框圖 軸卡、顯卡、CPU卡在主板上的安裝位置 FANUC 0iC接口位置及功用圖 （二）伺服系統(tǒng)模塊及接口作用iSPVM一體型伺服驅(qū)動(dòng)單元 此系列伺服單元接口功能如下： 24V電源連接CXA2C（A1-24V，A2-0V）必須使用穩(wěn)壓電源，不可以與用于電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的24V電源共同使用。 TB3 （SVPM的右下面）不要接線。 上部的兩個(gè)冷卻風(fēng)扇要自己接外部20

3、0V電源。 三個(gè)（或兩個(gè)）伺服電機(jī)的動(dòng)力線放大器端的插頭盒是有區(qū)別的，CZ2L（第一軸）, CZ2M（第二軸）, CZ2N（第三軸）分別對(duì)應(yīng)為 XX，XY，YY， JF1、JF2、JF3伺服電機(jī)位置反饋接口。 CX4連接急停控制繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)。 CX5X絕對(duì)編碼器電池連接接口。 COP10B連接CNC的FSSB高速串行總線。 JX6斷電后備模件。 JY1連接負(fù)載表，速度表等。11 JA7B連接CNC的JA7A口。12 JA7A連接第二軸的輸出接口。13 JYA2連接主軸Mi、Mzi傳感器。14 JYA3位置編碼器（外部一轉(zhuǎn)信號(hào)）。15 JYA4未使用。 （三）主軸模塊及接口作用 數(shù)控機(jī)床的主

4、軸驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)主軸速度控制信號(hào)的不同，可分為模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置和串行數(shù)字控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置兩類(lèi)。模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置采用變頻器實(shí)現(xiàn)主軸電動(dòng)機(jī)控制，有通用變頻器控制通用電動(dòng)機(jī)和專(zhuān)用變頻器控制專(zhuān)用變頻電動(dòng)機(jī)兩種形式。FANUC 0i Mate系統(tǒng)使用i系列伺服單元時(shí)，主軸控制通常采用變頻器控制。CNC的JA40為模擬主軸的指令信號(hào)輸出接口，JA7A連接主軸編碼器。 模擬主軸接口信號(hào)圖 （四）I/O Link模塊及接口作用 在FANUC 0iC系統(tǒng)中，I/O Link從站（Slave Station）是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)上的名稱，它是受主站（一般為PLC）控制，利用網(wǎng)絡(luò)通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎/

5、O設(shè)備。在CNC系統(tǒng)上，它就是傳統(tǒng)意義上用于連接機(jī)床或操作面板中按鈕、行程開(kāi)關(guān)、指示燈、電磁閥等開(kāi)關(guān)量I/O的連接單元或PLC（PMC）的I/O模塊。 FANUC I/O Link 是一個(gè)串行接口，將CNC、單元控制器、分布式 I/O、機(jī)床操作面板或 Power Mate 連接起來(lái)，并在各設(shè)備間高速傳送 I/O信號(hào)（位數(shù)據(jù)）。當(dāng)連接多個(gè)設(shè)備時(shí)，F(xiàn)ANUC I/O Link 將一個(gè)設(shè)備認(rèn)作主單元，其它設(shè)備作為子單元。子單元的輸入信號(hào)每隔一定周期送到主單元，主單元的輸出信號(hào)也每隔一定周期送至子單元。（五）RS-232-C串行接口作用 FANUC i 系列提供兩個(gè)RS-232C接口，用于數(shù)控系統(tǒng)與外

6、部設(shè)備（計(jì)算機(jī)、上位機(jī)工作站等）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，傳送程序或參數(shù)。 FANUC 0iC的RS-232C接口連接 三、任務(wù)實(shí)施三、任務(wù)實(shí)施（一）CNC系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)模塊接口連接FANUC 驅(qū)動(dòng)部分從硬件結(jié)構(gòu)上分，主要有下面四個(gè)主要組成部分： 軸卡目前數(shù)控技術(shù)廣泛采用全數(shù)字伺服交流同步電機(jī)控制。在全數(shù)字伺服控制中，包括三菱和西門(mén)子數(shù)控產(chǎn)品，已經(jīng)將伺服控制的調(diào)節(jié)方式、數(shù)學(xué)模型、甚至脈寬調(diào)制以軟件的形式融入系統(tǒng)軟件中（寫(xiě)入 F-ROM中），而硬件支撐采用專(zhuān)用的 CPU 或 DSP（Digital Signal Process 數(shù)字信號(hào)處理器） 等，并最終集成在軸控制卡上或軸控制芯片上，軸卡的主要作用是速度

7、控制和位置控制。 放大器接收軸控制卡輸入的脈寬調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)前級(jí)放大驅(qū)動(dòng)IGBT大功率晶體管輸出電機(jī)電流。 電機(jī)伺服電機(jī)或主軸電機(jī)，放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 反饋裝置由電機(jī)軸直連的脈沖編碼器作為半閉環(huán)反饋裝置。FANUC早期的產(chǎn)品使用旋轉(zhuǎn)變壓器作為半閉環(huán)位置反饋，測(cè)速發(fā)電機(jī)作為速度反饋，但今天這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)被淘汰。CNC-伺服連接 CNC-伺服連接方式 0iC伺服/主軸放大器的連接詳圖 0iC i放大器實(shí)物連接圖 （二）CNC系統(tǒng)與主軸模塊接口連接 CNC系統(tǒng)中的主軸模塊用于控制驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)。在加工中心上，主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，根據(jù)切削速度、工件或刀具的直徑來(lái)設(shè)定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，對(duì)所需加工的工件進(jìn)行各種加工。而在車(chē)床上，主軸則帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，根據(jù)切削速度、工件或刀具的直徑來(lái)設(shè)定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，對(duì)所需加工的工件進(jìn)行各種加工。CNC與主軸模塊的連接 （三）CNC系統(tǒng)與I/O Link模塊接口連接I/O Link的連接圖 0i Mate C系統(tǒng)的I/O連接 0i Mate C系統(tǒng)中I/O單元的接線圖 （四）CNC系統(tǒng)與RS-232-C串行接口的連接 RS-232C與電腦連接 四、技能拓展四、技能拓展（一）手輪接口及連接 手搖脈沖發(fā)生器是用來(lái)在手輪進(jìn)給方式下，用手動(dòng)移動(dòng)坐標(biāo)軸的裝置 手輪接口的連接 I/O Link的手輪連接 （二）CNC控制單元電源