常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

數(shù)控機(jī)床

故障診斷與維修機(jī)械工程與自動化學(xué)院機(jī)械工程系馬維金2021.9第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1概述2.1.1國內(nèi)外主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品隨著計算機(jī)技術(shù)及電子技術(shù)的迅速開展，機(jī)械加工行業(yè)中數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用已相當(dāng)普及。機(jī)床上常用的數(shù)控系統(tǒng)有日本FANUC公司的0M、15M、16M、18M，MITSUBISHI公司生產(chǎn)的M50、M300、M520，SIEMENS公司生產(chǎn)的3、8、810、820、850、840等。2第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

3第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理國內(nèi)生產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的主要廠家有：珠峰數(shù)控公司的CME988〔中華Ⅰ型〕系列，北京航天數(shù)控集團(tuán)的CASNUC911MC〔航天Ⅰ型〕，華中科技大學(xué)的HNCI〔華中Ⅰ型〕及中科院沈陽計算所的LT8520/30〔蘭天Ⅰ型〕等。普及型數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)品有：北京機(jī)床研究所的1060型CNC系統(tǒng)；無錫雷特數(shù)控公司的8MC/8TCCNC系統(tǒng)；北京凱恩帝數(shù)控公司KND-500系列；北京航天數(shù)控集團(tuán)那么最新推出了CASNUC-901，902系列等。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)品有：南京大方股份的JWK系列。南京江南機(jī)床數(shù)控工程公司〔大地〕的JN系列，上海開通數(shù)控公司的KT-300系列等。4第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1.2數(shù)控裝置的功能NC是NumericalControl〔數(shù)字控制〕的縮略語，在JIS中被定義為“在NC機(jī)床中，將工具對工件的位置用對應(yīng)的數(shù)字信息進(jìn)行指令控制。〞自從世界上第一臺數(shù)控機(jī)床在美國麻省理工學(xué)院問世以來，控制元件相繼由真空管、晶體管、集成電路，直至現(xiàn)在的大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，進(jìn)一步縮小了數(shù)控裝置的體積，降低了本錢，同時也提高了它的可靠性。此外，驅(qū)動電機(jī)也由電氣油壓式步進(jìn)電機(jī)改為直流伺服電機(jī)，現(xiàn)在正在進(jìn)一步向交流電機(jī)開展。5第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理數(shù)控裝置的功能是：能將記錄在專用紙帶上的加工程序〔數(shù)字信息〕讀出來，存儲和進(jìn)行必要的運算，并能將位置信息和速度信息送至伺服放大器，控制伺服電機(jī)驅(qū)動機(jī)床上的刀具及工作臺協(xié)調(diào)地進(jìn)行相對運動，加工出所需要的零件。6目前數(shù)控機(jī)床的控制可分為兩大局部：一局部是對坐標(biāo)軸方向的進(jìn)給進(jìn)行位置伺服控制。另一局部是對數(shù)控機(jī)床加工過程的順序控制〔PLC控制〕。即對機(jī)床的主軸、刀具和各種開關(guān)信號進(jìn)行控制〔如主軸的正、反轉(zhuǎn)、啟動和停止、刀具交換、工件夾緊和、工作臺交換以及切削液的開關(guān)和潤滑系統(tǒng)的起動等。〕7第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理通常，數(shù)控裝置內(nèi)裝有PLC〔可編程序邏輯控制器〕。PLC具有控制機(jī)床與信號交換的能力。早期的PLC主要用于代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。8PLC處于CNC和MT之間，對NC和MT側(cè)的輸入、輸出信號進(jìn)行處理，主要執(zhí)行M、S、T功能。M：輔助功能。如主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止、主軸齒輪箱的換檔變速、切削液的開關(guān)、卡盤的夾緊、松開等。S：主軸轉(zhuǎn)速控制。T：刀具功能。表示要求的刀具號和刀具補(bǔ)償號?？梢怨芾淼稁?、自動更換刀具，包括選刀方式、刀具累計使用的次數(shù)、刀具的剩余壽命和刀具刃磨次數(shù)等。9第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1.3數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控系統(tǒng)以微型計算機(jī)〔CPU、存儲器等〕為核心，由決定位置的機(jī)構(gòu)〔伺服機(jī)構(gòu)〕，人機(jī)對話裝置〔按壓按鈕鍵盤，顯示裝置等〕，可編程序邏輯控制器〔PLC〕以及動力控制裝置等構(gòu)成。如圖2-1所示說明了數(shù)控系統(tǒng)的組成。10第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理11第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理12在單微處理機(jī)結(jié)構(gòu)中，只有一個微處理機(jī)，實行集中控制，并分時處理數(shù)控的各個任務(wù)。在多微處理機(jī)組成的CNC裝置中，可以根據(jù)具體情況合理劃分其功能模塊，一般來說，根本由CNC管理模塊、CNC插補(bǔ)模塊、位置控制模塊、PC模塊、操作和控制數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊、存儲器模塊這6種功能模塊組成，假設(shè)需要擴(kuò)充功能，再增加相應(yīng)的模塊。這些模塊之間互連與通信是在機(jī)柜內(nèi)耦合，典型的有共享總線和共享存儲器兩類結(jié)構(gòu)。第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理13第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理14第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理15第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理16第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1伺服集成模塊的位置決定方式伺服集成模塊由機(jī)械系統(tǒng)〔工作臺、滾珠絲杠等〕，驅(qū)動用的電機(jī)〔直流電機(jī)，交流電機(jī)〕，傳感檢測器〔回轉(zhuǎn)角檢測器〕等構(gòu)成。伺服系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)為三環(huán)結(jié)構(gòu)：位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)。位置調(diào)節(jié)器的輸出是速度調(diào)節(jié)器的輸入；速度調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的輸入，電流調(diào)節(jié)器的輸出直接控制功率驅(qū)動器PWM。17〔1〕開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床減速器數(shù)控裝置控制電路工作臺輸入開環(huán)控制系統(tǒng)框圖步進(jìn)電機(jī)18數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺輸入閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖位置檢測元件速度檢測元件速度反饋位置反饋19數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺輸入半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖速度檢測元件速度反饋位置反饋轉(zhuǎn)角檢測元件20第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕閉環(huán)控制方式將被控對象的位置反響量與控制量〔指令值〕進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制，直到差值等于零為止。2〕半閉環(huán)控制方式根據(jù)驅(qū)動用電機(jī)的回轉(zhuǎn)角進(jìn)行位置反響。3〕開環(huán)控制方式使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)開工作臺的移動，并且無位置反響。21第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理數(shù)控機(jī)床多采用價格廉價、位置精度較好的半閉環(huán)控制方式。在需要高精度的加工時，通常采用全閉環(huán)控制方式。22第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2定位原點數(shù)控機(jī)床是以機(jī)床原點為基準(zhǔn)來確定動作坐標(biāo)系的。機(jī)床原點是由機(jī)床生產(chǎn)廠在機(jī)床上設(shè)定的一個固定點。因為機(jī)床原點在電源切斷的情況下，原點位置的記憶會消失。所以，在電源接通時，必須找出機(jī)床原點〔即進(jìn)行回機(jī)床參考點的操作〕。23第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理根據(jù)位置檢測器輸出的Z相脈沖與工作臺近旁位置的限位開關(guān)〔原點LS〕并用，找出機(jī)床原點。24第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理3可編程序控制器為了使數(shù)控裝置具有很好的通用性，將數(shù)控通用的輸入輸出〔I/O〕不直接與機(jī)械系統(tǒng)程序控制的強(qiáng)電信號直接進(jìn)行信號交換，一般采用PLC交換信號，進(jìn)行用戶聯(lián)鎖等等，以便進(jìn)行各種機(jī)械系統(tǒng)的控制。25第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理4自診斷功能自診斷功能是在NC內(nèi)部發(fā)生異常信號和來自限位開關(guān)等的信號不正常時發(fā)出警告，或者發(fā)出對應(yīng)此異常信號的報警信息。報警信息通過指示燈或CRT等裝置進(jìn)行輸出以通知用戶。其故障顯示的內(nèi)容是多種多樣的，可有如下幾個方面：⑴由于程序操作錯誤方面；⑵由于各軸動作超限方面；⑶由于伺服系統(tǒng)異?！草S的超負(fù)荷、位置異常等〕；⑷有關(guān)CPU方面。26第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.2常見數(shù)控系統(tǒng)介紹2.2.1FANUC數(shù)控系統(tǒng)介紹FANUC公司創(chuàng)立于1956年。它的CNC系統(tǒng)產(chǎn)量占世界CNC系統(tǒng)之半，已經(jīng)開發(fā)出40種左右的系列品種。1959年推出電液步進(jìn)電機(jī)。1976年研制成功數(shù)控系統(tǒng)5，后與SIEMENS公司推出數(shù)控系統(tǒng)7。該公司目前生產(chǎn)的CNC裝置有F0、F10/F11/F12、F15、F16、F18系列。F00/F100/110/120/150系列是在F0/10/11/12/15的根底上加了MMC〔ManMachineController〕功能，即CNC、PMC、MMC三位一體的CNC。27第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理FANUC公司數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)品特點如下：〔1〕結(jié)構(gòu)上長期采用大板結(jié)構(gòu)，但在新的產(chǎn)品中已采用模塊化結(jié)構(gòu)?！?〕采用專用大規(guī)模集成電路〔LSI〕，以提高集成度，可靠性，減小體積和降低本錢?！?〕產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣。每一CNC裝置上可配多種控制軟件，適用于多種機(jī)床?！?〕不斷采用新工藝、新技術(shù)。如外表安裝技術(shù)〔SMT〕、多層印刷電路板、光導(dǎo)纖維電纜等。(5)CNC裝置體積減小，采用面板裝配式、內(nèi)裝式PMC〔可編程控制機(jī)床控制器〕。(6)FANUC公司在插補(bǔ)、加減速、補(bǔ)償、自動編程、圖形顯示、通信、控制和診斷等方面不斷增加新的功能28第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理〔7〕CNC裝置面向用戶開放的功能。以用戶特訂宏程序、MMC等功能來實現(xiàn)?！?〕支持多種語言顯示。如日、英、德、漢、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麥語等。〔9〕備有多種外設(shè)。〔10〕已推出MAP〔制造自動化協(xié)議〕接口，使CNC通過MAP接口實現(xiàn)與上一級計算機(jī)通信?！?1〕現(xiàn)已形成多種版本。29第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1．FANUC系統(tǒng)0系列F0系列是結(jié)構(gòu)緊湊可組成面板裝配式的CNC裝置，易于組成機(jī)電一體化系統(tǒng)。F0Mate是F0系列的派生產(chǎn)品，與F0相比是結(jié)構(gòu)更為緊湊的經(jīng)濟(jì)型CNC裝置。0MA為多微處理器CNC系統(tǒng)，主CPU和伺服CPU均為8086、圖形及面板操作也用CPU。結(jié)構(gòu)上采用大板，控制線路采用專用LSI：BAC〔總線仲裁控制器〕、IOC〔I/O控制器〕及MB87103〔位置控制器〕。30第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理31第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理F0系列有多個品種，它適應(yīng)于各種中、小型機(jī)床。F0—MA/MB/MEA/MC用于加工中心、鏜床和銑床F0—MF用于加工中心、鏜床及銑床的對話式CNC裝置F0—TA/TB/TEA/TC用于車床F0—TF用于車床的對話式CNC裝置F0—TTA/TTB/TTC用于一個主軸雙刀架或雙主軸雙刀架的4軸控制車床F0—GA/GB用于磨床F0—PB用于回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)32第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕主要構(gòu)成由主板、PMC板、I/O板、圖形控制板和電源單元板組成。主板采用大板結(jié)構(gòu)，其它為小板插在主板上面，組成F0系列控制局部。C系列為FANUC0系統(tǒng)中的最高檔產(chǎn)品。采用了SMT和專用LSI，體積減小到0A、0B的40%，CRT顯示厚度尺寸減小了三分之二。33第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點⑴多微處理器結(jié)構(gòu)圖形控制和操作面板控制等也采用CPU?？刂凭€路上采用多種LSI、BAC〔BusArbitrationController總線仲裁控制器〕、IOC〔Input/OutputController控制器〕及MB87103〔位置控制器〕等。其中，BAC用于各CPU之間的總線仲裁。IOC用于輸入輸出信號的控制。MB87103用于位置控制。34第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑵PMC用CPU為8086。PMC的兩種規(guī)格為FANUCL、FANUCM。后者在功能上強(qiáng)于前者。⑶除具有串行接口RS232C外又增加了具有高速串行接口遠(yuǎn)程緩沖器，以此實現(xiàn)DNC功能。35第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理36第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理37第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理38第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理39圖3-14FANUC0i系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元接口示意圖40第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2．FANUC系統(tǒng)10/11/12系列具有多種品種，用于各種機(jī)床，規(guī)格型號有：M型、T型、TT型及F型等。其中M型用于加工中心、銑床及鏜床；T型用于車床；TT型用于雙刀架車床；F用于具有對話功能的CNC裝置。1〕主要結(jié)構(gòu)F10/F11系列仍是大板結(jié)構(gòu)，其它印刷電路板為小板，一般是插在主板上。F12系列是底板式結(jié)構(gòu)，所有的印刷電路板分別插在兩個底板上。41第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理控制系統(tǒng)中采用了一些LSI：BAC〔總線仲裁控制器〕用于各CPU之間總線裁決。SSU〔SystemSupportingUnit系統(tǒng)支持單元〕用于位置控制LSI的讀/寫控制、RS232C、RS422接口、高速DI/DO及一些定時控制。IOC〔輸入輸出控制器〕用I/O信號控制。OPC(OperatorPanelController操作面板控制)，用于串行接口、CRT接口及其它接口控制。MB87108用于位置控制，與F0系列相同。42第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點：⑴F10/11/12為多CPU系統(tǒng)，主CPU為68000，PMC用CPU為68000。⑵在圖形控制、對話式自動編程控制、軸控制等方面都有各自的CPU。⑶帶有內(nèi)裝PMC—I。用戶可編制各種專用軟件或在PMC側(cè)讀寫各種數(shù)據(jù)。⑷除通過根本機(jī)床接口BMI〔BasicMachineInterface〕連接PMC—I外，還備有FS3/FS8的兼容接口，給用戶在更換系統(tǒng)方面提供了方便。⑸使用新開發(fā)的專用LSI，4M大容量磁泡存儲器、混合電路I/O模塊、大容量I/O模塊、A/D和D/A模塊以及ATC〔自動刀具交換〕、APC〔自動托盤交換〕控制用定位模塊等，給用戶提供了很大的選擇范圍。⑹通過光電轉(zhuǎn)換電路〔O/E〕與操作面板和I/O單元之間用光導(dǎo)纖維電纜連接，簡化了連接，提高了抗干擾能力。43第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理3．FANUC系統(tǒng)15系列FS15系列是FANUC新的32位CNC裝置，被稱為是人工智能〔AI〕型CNC裝置。1〕主要結(jié)構(gòu)FS15系列是按功能模塊化的CNC裝置。由不同配置選用帶7、9、11、13個槽的控制單元母板。控制單元母板上插入各種印刷線路板。44第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理45第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點⑴采用了模塊式多主總線結(jié)構(gòu)，多CPU控制系統(tǒng)，還采用了一個子CPU，在PMC、軸控制、圖形控制、通信及自動編程中也都采用了各自的CPU。⑵可構(gòu)成最小至最大系統(tǒng)。控制軸數(shù)從2根軸到15根軸。還有PMC軸控制功能，適用于大型機(jī)床、復(fù)合機(jī)床的多軸控制和多系統(tǒng)控制。⑶由于采用了32位高速多主總線和32位CPU，所以，它使機(jī)床具有很高的加工速度。⑷CNC裝置中采用了主CPU和子CPU，因此，能夠并行處理指令和分配脈沖，提高了處理速度。在DNC狀態(tài)下可以到達(dá)很大的加工速度，能滿足復(fù)雜形狀模具等的高速加工。46第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點⑸具有通信用CPU和RS422接口，并有遠(yuǎn)程緩沖功能。⑹內(nèi)裝式PMC型號為FANUCPMC-N，設(shè)有很強(qiáng)的編程功能，并設(shè)有BMI接口和FS3/FS8接口。⑺增強(qiáng)了64位精簡指令集〔ReducedInstructionSetComputer，RISC〕CPU作為選件，加工速度提高四倍。47第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理4．FANUC系統(tǒng)16系列FS16系列在功能上位于FS15系列和FS0系列之間，是最新的CNC裝置之一。它的主要特點是：⑴在控制用的32位復(fù)雜指令集CISC〔ComplexInstructionSetComputer〕CPU上又增加了32位高速CPURISC，用于高速運算。⑵采用外表安裝技術(shù)的SMT〔SurfaceMountedtechnology〕模塊，印刷線路板為三維高密度安裝結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)CNC裝置的小型化。⑶采用多主控功能的高速32位FANUCBUS。⑷采用薄膜晶體管TFT〔ThinFileTransistor〕彩色液晶顯示等新技術(shù)。48第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理5．FANUC系統(tǒng)18系列FS18系列是繼FS16系列推出的最新32位CNC裝置，在功能上位于FS15系列和FS0系列之間，但低于FS16系列，比FS0系列安裝密度提高三倍。主要特點為：〔1〕采用了高密度三維安裝技術(shù)。〔2〕功能與FS16相同，但為減少本錢取消了RISC等高價功能?！?〕TFT液晶顯示?！?〕可顯示控制電機(jī)的波形，易于調(diào)試。〔5〕在操作性能、機(jī)床接口、編程等方面均與FS16系列之間有互換性。FS16系列與FS18系列今后將會取代FS0系列，成為FANUC數(shù)控產(chǎn)品的主流。49第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.2.2SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)介紹Siemens公司是生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的世界著名廠家，SINUMERIK的CNC數(shù)控裝置主要有：SINUMERIK3/8/810/820/850/880/805/840系列，其主要特點如下：50第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑴采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，模塊由多層印刷線路板制成，經(jīng)濟(jì)性好。⑵優(yōu)良的機(jī)床使用性。⑶編程簡單，操作方便。51第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑷調(diào)整時間短，調(diào)試方便。⑸數(shù)據(jù)傳輸采用RS232C串行接口或20mA電流環(huán)接口。⑹對位移測量系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、主軸、溫度、電壓〔欠壓、過壓〕、微處理器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及用戶程序存儲器實行監(jiān)控，其次PCB數(shù)量少，結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠。52第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理70年代，Siemens公司生產(chǎn)出SINUMERIK-6T、6M、7T、7M系統(tǒng)；80年代初期又推出了SINUMERIK8T、8M、8MC系統(tǒng)；90年代又相繼推出SINUMERIK802、810和840系統(tǒng)。SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)思一致，其區(qū)別那么在于它們的應(yīng)用對象不同。53第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理54第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1．SINUMERIK810系統(tǒng)SINUMERIK810系統(tǒng)是西門子公司80年代推出的數(shù)控產(chǎn)品，按功能分有：810T，810M，810G，810N。按型號有810〔GA1〕，810〔GA2〕，810〔GA3〕。即810Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型機(jī)。810系統(tǒng)為緊湊型連續(xù)軌跡數(shù)控裝置，適用于低、中檔功能的中小型機(jī)床，具有良好的性能價格比，可安裝在機(jī)床的任何部位。55第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)由CPU模塊、位置控制模塊、系統(tǒng)程序存儲器模塊、文字處理模塊、接口模塊、電源模塊、CRT顯示器及操作面板等組成。56第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點⑴主CPU采用80816通道式結(jié)構(gòu)的CNC裝置，有主、輔兩個通道以同一方式工作，通道由PLC同步。⑵可控制2～4個坐標(biāo)軸，根本插補(bǔ)有：任二坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)，任三坐標(biāo)螺旋線插補(bǔ)，三坐標(biāo)直線插補(bǔ)，插補(bǔ)范圍為±99m。⑶可用屏幕對話、圖形功能，5個軟鍵和軟鍵菜單操作編程，并可用圖形模擬來調(diào)試程序，可采用極坐標(biāo)。圓弧半徑編程及輪廓描述編程〔藍(lán)圖編程〕。57第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑷診斷功能完善，有內(nèi)部平安監(jiān)控，主軸監(jiān)控和接口診斷等。在屏幕上可以顯示數(shù)據(jù)和機(jī)床〔PLC〕的報警信息及PLC的內(nèi)部狀態(tài)。⑸PLC最大128點輸入/64點輸出，用戶程序容量為12KB，小型擴(kuò)展機(jī)箱EU可安裝SINUMERIKI/O模塊，也可選SIMATICU系列模塊和WF725/WF726定位模塊。⑹在加工同時可以輸入程序以縮短停機(jī)時間。數(shù)據(jù)或程序輸入可通過兩個RS232C〔V24〕接口或20mA電流環(huán)〔TTY〕接口。58第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2．SINUMERIK3系統(tǒng)3系統(tǒng)是西門子公司80年代初期開發(fā)出來的中檔全功能數(shù)控系統(tǒng)，是西門子公司銷售量最大的系統(tǒng)?？捎糜诟鞣N機(jī)床的控制，有以下型號：3T型用于車床及車削中心加工；3TT型用于雙刀架車床或雙主軸立車控制；3M型用于鉆、鏜、銑或加工中心；3G型用于磨床；3N型用于沖床。59第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕結(jié)構(gòu)組成采用模塊化結(jié)構(gòu)，由CPU模塊、NC存儲器模塊、操作面板接口，NC-PC連接模塊，伺服測量回路I、II，PLC中央組件，編程接口，邏輯模塊，擴(kuò)展設(shè)備接口，PLC存儲器及各種I/O模塊等17個模塊組成。60第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理3系統(tǒng)的機(jī)柜因配置、類別、型號的不同，可以分為以下三種形式：⑴單框架：帶PLC130W-B中央單元〔PC1〕的單列邏輯組件，最多帶四個PCI/O模塊。⑵單PLC雙框架：帶PLC130W-B中央單元〔PC1〕的雙列邏輯組件，用于最多帶11個PC輸入輸出模塊。⑶雙PLC雙框架：帶PLC130W-B〔PC1〕的雙列邏輯組件，備用于帶PC2的雙PC結(jié)構(gòu)，最多帶7個〔PC1〕和3個〔PC2〕I/O模塊。61第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點⑴采用INTEL8086CPU的輪廓軌跡控制CNC系統(tǒng)，系統(tǒng)可實現(xiàn)4軸控制，任意三軸聯(lián)動。⑵行程插補(bǔ)范圍±99m，輸入輸出分辯率為0.001mm，具有很強(qiáng)的可組配性，以適應(yīng)多種加工機(jī)床和柔性加工單元的需要。最多可組合4個NC單元和2個PLC〔如用以控制上、下料機(jī)構(gòu)，刀庫和交換工作臺〕。并由一臺通用PLC以生產(chǎn)順序協(xié)調(diào)各個NC單元和物流。這些需要包括換刀控制、數(shù)據(jù)傳遞控制、刀具壽命監(jiān)控、刀具和工件的測量和補(bǔ)償以及計算機(jī)通信功能等，通過配置各種軟件，可使3系統(tǒng)進(jìn)入FMS。62第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑶PLC采用SIMATIC-S5的PLC130W-B，輸入輸出點各512點。用戶程序存儲器最大為16KBEPROM+2.7KBRAM?？蛇B接15個附加插板位置的擴(kuò)展裝置，可內(nèi)裝或外接第二個PLC，第三個PLC，具有2或3倍用戶程序存儲容量。⑷采用12英吋彩色顯示器或9英吋單色顯示器，可配置藍(lán)圖編程功能。有圖形顯示功能，NC系統(tǒng)操作面板與機(jī)床操作面板別離。具有圖形和操作提示功能，編程方便，通過對屏幕直接監(jiān)視，可排除機(jī)床及刀具的故障。63第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理3．SINUMERIK850/880850/880是西門子80年代末期開發(fā)的高自動化水平的機(jī)床及柔性制造系統(tǒng)，具有機(jī)器人功能。適合高功能復(fù)雜機(jī)床FMS、CIM的需要。是一種多CPU輪廓控制的CNC系統(tǒng)。850/880為柔性通道結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)，最多可有16個通道和4個PLC通道使控制軸數(shù)可擴(kuò)展到24個NC軸和6個主軸，并可實現(xiàn)16個工位的聯(lián)動控制。存儲容量大〔1MB〕，相當(dāng)1250m紙帶。64第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕結(jié)構(gòu)組成主要由中央控制器和操作面板組成，850/880采用兩個機(jī)架支承1、2兩列中央控制器。中央控制器包括NCCPU〔NC-CPU1〕、伺服CPU〔SV-CPU1〕、通訊CPU〔COM-CPU1〕、可編程控制器CPU〔PLC-CPU1〕及插入式擴(kuò)展模塊等。插入式擴(kuò)展模塊有：測量回路模塊、存儲器模塊、NC-CPU2～4、SV-CPU2～4、PLC輸入輸出板及擴(kuò)展單元和接口模塊。面板帶12英吋彩色顯示器，全功能鍵盤及兩個串口等。65第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點⑴CNC裝置的主CPU采用32位80386CPU，除了用作數(shù)控的主CPU、還有伺服用CPU、通訊用CPU及PLC用CPU。上述CPU除通訊外均可擴(kuò)展至CPU2～4。850/880功能的主要差異參見表2-4所示。66第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

67第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑵用戶程序存儲器RAM容量為128K字節(jié)，EPROM容量為128K字節(jié)，用戶數(shù)據(jù)存儲器RAM48K字節(jié)，I/O點最大為1024。延時器256個，計時器128個。可滿足復(fù)雜機(jī)床的控制要求。⑶采用SINECHI總線連接方式的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，在加工的同時與柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行信息交換。SINEC以以太網(wǎng)為根底開發(fā)的具有很強(qiáng)的通訊功能，可與CIMS通訊，能適應(yīng)機(jī)床復(fù)合化和多功能化的開展需要。68第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑷COM局部負(fù)責(zé)零件程序、子程序共用數(shù)據(jù)的存儲和管理。它有兩個通道，一個用于零件程序的圖形仿真。一個用于輸入輸出接口〔4個V24接口〕。中央程序存儲器RAM容量可達(dá)1280K字節(jié)。⑸輸入分辯率為0.0001mm，0.001mm，0.01mm，回轉(zhuǎn)坐標(biāo)為0.001°；位置控制分辯率與輸入分辯率無關(guān)，可選用0.00005mm，0.0005mm，0.005mm；回轉(zhuǎn)坐標(biāo)為0.0005°。進(jìn)給和快速移動與輸入分辯率為：0.01mm時，0.1～980m/min；0.001mm時，0.01～98m/min；0.0001mm時，0.001～9.8m/min69第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理4．SINUMERIK840C系統(tǒng)840C系統(tǒng)是西門子公司1991～1993年才開發(fā)出的最新數(shù)控系統(tǒng)，是西門子公司的超級全功能數(shù)控系統(tǒng)，最多可以控制30個軸〔其中最多6個主軸〕，具有5軸聯(lián)動，藍(lán)圖編程，三維圖形模擬，6個CNC通道，多CPU，網(wǎng)絡(luò)接口等功能，PLC為功能強(qiáng)大的PLC135W-B2?？煽刂颇M驅(qū)動、數(shù)字驅(qū)動或兩者混合控制，特別適合于高級復(fù)雜數(shù)控系統(tǒng)的改造，是適用于全功能數(shù)控車床、銑床和加工中心及FMS、CIM的軌跡控制的模塊微處理CNC系統(tǒng)。70第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕主要構(gòu)成由CPU、中央控制組件，外圍組件、輸入輸出組件、接口組件、手持操作器和14英吋彩色顯示器等組成。CPU配有PLC135W-B2及電源、接口等；中央控制組件由NC-CPU386SX，MMC-CPU386SX附帶387SX。采用分散的機(jī)床外設(shè)〔DMP〕，主要分三個區(qū)域，交互式圖形車間編程〔IGW〕區(qū)、NC區(qū)和PLC區(qū)。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-11所示。71第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點⑴4個軸同時獨立運行，5軸聯(lián)動，2個手輪同時獨立運行，雙溜板和雙主軸結(jié)構(gòu)。輸入分辯率10μm到0.001μm，坐標(biāo)軸0.01°到0.00001°。⑵采用32位CPU，配有計算機(jī)輔助功能，使用標(biāo)準(zhǔn)的多任務(wù)操作系統(tǒng)。⑶PLC用戶程序存儲器32K字節(jié)〔RAM〕可擴(kuò)展至256M字節(jié)，用戶數(shù)據(jù)存儲器8K字節(jié)，可擴(kuò)至48K字節(jié)。CNC用戶存儲器512K字節(jié)，硬盤可擴(kuò)至40M字節(jié)⑷采用RS232C〔V24〕串行接口，具有功能全面的文件管理模式。加工時可同時I/O程序及PLC報警。72第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理5．SINUMERIK840D840D系統(tǒng)是面向世界的新一代CNC系統(tǒng)。它能在NC上直接進(jìn)行PLC編程，并與FANUC程序格式兼容，用戶界面友好。系統(tǒng)能提供兩種語言選擇。采用模塊化設(shè)計，效勞界面友好。整個CNC縮小為單個模塊。840D系統(tǒng)包括操作面板〔OP〕、機(jī)床控制面板〔MCP〕、NCU模塊、驅(qū)動模塊〔611D〕和可編程控制器S7-300。73第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑴操作面板〔OP〕操作面板分為OP030、OP031、OP032，它包括一個單顯或彩顯、字母鍵、數(shù)字鍵、功能鍵和人機(jī)通訊模塊MMC，MMC又分為MMC100、MMC101、MMC102。MMC模塊運行在Windows環(huán)境下，包含一個標(biāo)準(zhǔn)用戶接口。MMC100模塊包括串行接口RS485、CNC控制的多點接口〔MPI〕、VGA接口、為CNC提供的鍵盤接口。MMC101和MMC102模塊包括有第二個串行通訊口、連接打印機(jī)的并行接口、鼠標(biāo)和鍵盤接口、軟驅(qū)接口等。⑵機(jī)床控制面板〔MCP〕機(jī)床控制面板包括與操作面板的接口、電源接口、急停按鈕、開關(guān)S3、各種操作控制按鍵等。其中開關(guān)S3用于設(shè)定波特率、循環(huán)時間參考值設(shè)定、總線地址設(shè)定〔包括OP、PLC總線〕。74第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑶NCU模塊NCU模塊包含CNC的CPU、PLC的CPU以及完成通訊任務(wù)的微處理器。還有至OP和MCP的多點接口〔MPI〕、至可編程控制器的I/O接口、編程器接口、至驅(qū)動模塊611D和電源供給器I/R模塊的數(shù)字驅(qū)動總線、連接手輪及串行通訊的I/O接口。⑷驅(qū)動模塊〔611D〕611D包括電源供給器I/R模塊、伺服軸模塊及伺服電機(jī)、主軸伺服模塊及主軸電機(jī)。⑸可編程控制器可編程控制器S7-300采用模塊化設(shè)計，其總線集成在每塊模板上，節(jié)省了專門的總線底板，I/O配置靈活。S7-300編程接口可兼作MPI接口，可方便地構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。PLC的存儲量為24K，最小的循環(huán)時間為0.3ms/K，最大的輸入輸出點可擴(kuò)展至496點。它包括：電源模塊〔PS〕、中央處理單元〔CPU〕、信號模塊〔SM〕、功能模塊〔FM〕、通訊處理器〔CP〕。75第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理840D是先進(jìn)的全功能數(shù)字式數(shù)控系統(tǒng)，整個CNC〔包括集成式PLC〕縮小為單個模塊并集成于驅(qū)動系統(tǒng)中，中英文操作顯示，最多控制31個軸，PLC為S7-300，強(qiáng)大的插補(bǔ)功能使它能輕易完成多軸非線性插補(bǔ)，適合于臥式加工中心、龍門鏜銑床、磨床、數(shù)字化機(jī)床及其它專用機(jī)床改造的要求。76圖3-17840D數(shù)控系統(tǒng)根本配置7778798081圖3-21

840D系統(tǒng)連接圖第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理6．SINUMERIK8系統(tǒng)8系統(tǒng)是西門子公司70年代末推出的第一種模塊化設(shè)計的CNC控制系統(tǒng)，適用于車、鏜、銑和加工中心等。是一種用于柔性制造系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)。適用于大型NC機(jī)床、加工中心和柔性制造單元〔FMC〕。82第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕主要構(gòu)成由主控制模塊、電源模塊、存儲模塊、各種位置模塊、測量接口模塊、操作面板電源和譯碼電路模塊、PLC與CNC信號傳遞模塊、PLC與CNC接口模塊〔適用于外部PLC和集成PLC〕及系統(tǒng)軟件模塊等組成。83第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕主要特點⑴采用多微處理器控制系統(tǒng)，主CPU為8086，各種位置控制模塊上用的CPU是8086。另有一個子CPU是8086。⑵最多可擴(kuò)展到控制12個坐標(biāo)軸，具有輪廓編程及快速處理功能，操作方便。⑶位置控制單元附屬于主控制模板的控制和管理?？蛇M(jìn)行坐標(biāo)的插補(bǔ)運算，位置檢測，比較及控制等。位置控制模塊有MS230、MS250、MS300等。MS230用于模擬量反響測量的位置控制，如感應(yīng)同步器或旋轉(zhuǎn)變壓器。MS250用于數(shù)字量反響測量的位置控制，如脈沖編碼器和直線光柵。MS300用于8MC、8MC-Z2大型機(jī)床的數(shù)字反響的位置控制。84第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑷有專門用于FMS中的LSV-2處理器，可保證數(shù)據(jù)迅速傳到上級計算機(jī)去。⑸19英吋操作面板可配14英吋彩顯、10英吋等離子單顯、10英吋彩色液晶顯示器。⑹PLC中256個定時器和計數(shù)器，輸入輸出點為1024個。可用C語言進(jìn)行PLC編程。⑺8MC/8ME/8ME-C.Sprint8M/Sprint8M-C用于鉆鏜及加工中心；8MC/8MCE/8MCE-C用于大型鏜、銑床；8T/Sprint8T用于車床；其中Sprint系列具有藍(lán)圖編程功能。85第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理7．SINUMERIK802SSINUMERIK802S是步進(jìn)電動機(jī)控制系統(tǒng)，專門為經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床、銑床、磨床及特殊用途的其他機(jī)床而設(shè)計的。SINUMERIK802S采用32位微處理器〔AM486DE2〕、集成式PLC、別離式小尺寸操作面板〔OP020〕和機(jī)床控制面板，它是一種先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)型CNC系統(tǒng)。它啟動數(shù)據(jù)少，安裝調(diào)試方便、快捷具有中英文菜單顯示，操作編程簡單方便，使生產(chǎn)過程靈活快速。SINUMERIK802S可控制2~3個進(jìn)給軸和一個開環(huán)主軸〔如變頻器〕，可通過脈沖和方向信號與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器相連，以控制進(jìn)給軸。86第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理SINUMERIK802S可包括以下部件：⑴操作面板〔OP020〕；⑵機(jī)床控制面板〔MCP〕；⑶CNC模塊〔ECU〕；⑷PLC模塊〔DI/DO〕，帶16點數(shù)字輸入和16點數(shù)字輸出，額定電平為直流24V，輸出最大負(fù)載電流0.5A。DI/DO模塊可通過總線插頭直接連接到ECU模塊上，輸入輸出點數(shù)可根據(jù)需要通過增加模塊來逐級增加，最多可擴(kuò)展至4個DI/DO模塊〔即64點輸入和64點輸出〕。PLC編程工具的運行環(huán)境是個人計算機(jī)Windows3.11或Win95。編程工具以梯形圖技術(shù)為根底并支持符號編程，加之直觀的在線調(diào)試功能，使得PLC用戶程序的設(shè)計非常容易。編程工具中包含了用于車床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序作為實例，以及在線求助功能，使得入門快。用戶可以在標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序的根底上進(jìn)行編輯修改，很快建立起自己的應(yīng)用程序。87第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理并可連接以下部件：⑴通過RS232C接口連接編程器〔PG〕或計算機(jī)〔PC〕；⑵步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器是單軸型控制器，可以控制五相步進(jìn)電機(jī)，輸出扭矩可達(dá)12N·m。幾個步進(jìn)驅(qū)動器可以并排安裝，電源直接接到步進(jìn)驅(qū)動器帶螺柱的接線端子上。⑶PLC模塊，可以到達(dá)64點輸入64點輸出；⑷最多兩個電子手輪。CNC局部〔ECU〕和PLC模塊的安裝方式與SIMATICS7-300系列相兼容，可以安裝在普通導(dǎo)軌上。系統(tǒng)軟件都存儲在ECU的FlashEPROM中，ECU無后備電池，更新和升級都很方便。88第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.2.3BEIJING-FANUC0系統(tǒng)介紹1．BEIJING-FANUC0系統(tǒng)的CNC單元硬件結(jié)構(gòu)北京發(fā)那科機(jī)電從FANUC公司購置印刷板組裝生產(chǎn)CNC單元。BEIJING-FANUC0系統(tǒng)采用了許多由富士通公司制造的高度集成的專用功能芯片。BEIJING-FANUC0系統(tǒng)的CNC單元為大板結(jié)構(gòu)。根本配置有主印刷電路板〔PCB〕、存儲器板、I/O板、伺服軸控制板和數(shù)控電源板。各板插在主板上，與CPU的總線相連。89第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑴主板主CPU在該板上。主CPU用于系統(tǒng)主控，原來用80386，后來改用80486/DX2。此外，顯示的CRT控制也在該板上。⑵存儲器板該板上有：系統(tǒng)的控制軟件ROM〔共5片〕。系統(tǒng)可控制車床〔0-T系統(tǒng)〕、銑床〔鏜床、鉆床〕及加工中心〔0-M系統(tǒng)〕、磨床〔0-G系統(tǒng)〕、沖床〔0-P系統(tǒng)〕。不同類型的機(jī)床控制軟件不同；90第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理伺服控制軟件ROM1片；PMC-L的ROM芯片2片，用于存儲機(jī)床的強(qiáng)電控制邏輯程序；RAM芯片，用于存放CPU的中間運算數(shù)據(jù)，根據(jù)需要安裝；CMOSRAM，用于存儲系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù)，零件加工程序。根據(jù)用戶要求配置，最大可為128K字節(jié)。CMOSRAM采用4.5V電池作為供電，關(guān)機(jī)時保存信息。91第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑶I/O板該板是CNC單元與機(jī)床強(qiáng)電柜的接口。接收或輸出24V直流信號，由PMC實施輸入輸出控制。I/O點數(shù)可根據(jù)機(jī)床的復(fù)雜程度選擇。標(biāo)準(zhǔn)配置為1024個輸入點，72個輸出點。⑷進(jìn)給伺服控制板全部用數(shù)字式交流伺服控制。其控制板裝在CNC單元內(nèi)，插在主板上，即CNC單元與進(jìn)給伺服為一體化設(shè)計。伺服板上有2個CPU，每個CPU控制2個軸，一塊板可控制4個軸。92第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑸電源主要有5V直流電源，用于各板的供電，24V直流電，用于單元內(nèi)繼電器控制，除上述這些板外，還有圖形控制板、PMC-M板、遠(yuǎn)程緩沖器〔REMOTEBUFFER〕板。這些板用戶可根據(jù)要求選訂。93第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2．顯示功能BEIJING-FANUC0系統(tǒng)的顯示器可用CRT，也可用液晶顯示器〔LCD〕，標(biāo)準(zhǔn)為9英吋黑白CRT，高密度字符顯示，也可配彩色顯示器。BEIJING-FANUC0系統(tǒng)有圖形顯示功能：⑴對編制的加工程序進(jìn)行加工前的圖形模擬，模擬刀尖的軌跡或加工件的三維實體形狀；⑵在加工過程中顯示刀尖的軌跡，使操作員能夠監(jiān)視切削過程，圖形可局部放大，以便觀察細(xì)節(jié)。顯示圖形必須用圖形控制板，該板為專用微機(jī)，CPU用80186。94第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理3．PMC控制PMC就是可編程序機(jī)床控制器，是專門用于控制機(jī)床的PLC。BEIJING-FANUC0系統(tǒng)的PMC只有47條指令〔根本指令有12條，功能指令有35條〕。95第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理BEIJING-FANUC0系統(tǒng)用梯形圖編制PMC順序邏輯程序。由于有功能指令，使得PMC程序編制非常容易、簡捷。梯形圖可用下述兩種方法①用專用的編輯卡利用CRT顯示畫面在系統(tǒng)上現(xiàn)場編制。②在計算機(jī)上裝入專用軟件用計算機(jī)編制，然后經(jīng)RS-232C口將梯形圖程序傳送到數(shù)控系統(tǒng)。調(diào)試好的程序要用寫入器寫入EPROM。BEIJING-FANUC0系統(tǒng)控制有PMC-L和PMC-M兩種。PMC-L的處理機(jī)與主機(jī)共用。PMC-M為專用處理機(jī)，專用一塊板，插在主板上。96第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理4．進(jìn)給伺服驅(qū)動BEIJING-FANUC0系統(tǒng)進(jìn)給軸的驅(qū)動使用交流同步電動機(jī)，目前為α系列。根據(jù)其負(fù)載特性和快速性分為：α〔標(biāo)準(zhǔn)型〕、αM〔高加速特性〕、αC〔經(jīng)濟(jì)型〕和αL〔低慣量型〕。αM加速特性好，從0至最高轉(zhuǎn)速的啟動過程為24ms，故用于高速加工。97第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理電機(jī)軸上裝有脈沖編碼器，用做位置反響和速度反響。這種位置反響，是間接測量工作臺的直線位移，所以稱為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。但是，只要設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，BEIJING-FANUC0系統(tǒng)可以使用直線光柵尺，使系統(tǒng)接成全閉環(huán)。除此之外，還可接成雙位置反響，即同時具有上述兩個閉環(huán)，這樣，既可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以提高系統(tǒng)的快速性和加工精度。

98第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理5．主軸驅(qū)動BEIJING-FANUC0系統(tǒng)可以同時控制2個主軸電動機(jī)，可以是2個數(shù)字式控制的電機(jī)，也可以一個為數(shù)字式，另一個為模擬式控制電機(jī)。模擬控制指令是0~10V的直流電壓。該系統(tǒng)的主軸電機(jī)為異步電機(jī)，目前為α系列，有以下品種：α標(biāo)準(zhǔn)型，；αP恒功率寬調(diào)速范圍型；αC經(jīng)濟(jì)型；αT與主軸直聯(lián)型。99第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理主軸驅(qū)動有速度控制和位置控制兩種方式，普通加工為速度控制。主軸電機(jī)軸上裝有圓型的磁性傳感器，用做速度反響，位置控制用于主軸同步、主軸定向、剛性攻絲、C軸輪廓控制。因此需要控制主軸的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)位。此時需在機(jī)床的主軸上裝位置編碼器，位置編碼器有光電式和磁性傳感器。主軸控制用單獨的CPU控制。從CPU單元輸出的控制指令用一條光纜送到主軸的控制單元，數(shù)據(jù)為串行傳送，因此可靠性比較高。100第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理6．RS-232C串行口及數(shù)據(jù)通訊BEIJING-FANUC0系統(tǒng)有兩個串行口〔RS-232C〕，分4個通道，用于系統(tǒng)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。交換的數(shù)據(jù)包括：系統(tǒng)及機(jī)床的設(shè)定參數(shù)、PMC參數(shù)、零件加工程序、刀具補(bǔ)償值、設(shè)定的工件坐標(biāo)系、絲杠的螺距補(bǔ)償值等。與計算機(jī)相連時，計算機(jī)內(nèi)必須裝有數(shù)據(jù)傳送軟件。最快的傳送速率為9600bps。101第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理除上述的信息交換外，利用串行口通訊還可以實現(xiàn)以下方式的在線加工與機(jī)床的DNC管理：⑴紙帶方式的加工加工復(fù)雜零件時，加工程序非常長，CNC的內(nèi)存容量不夠用，可將程序存于外設(shè)，如計算機(jī)的軟盤中。用電纜將PC機(jī)與CNC經(jīng)串行口連接后，啟動自動加工，CNC預(yù)讀15個程序段，開始加工。此后加工一段讀入一段，直至結(jié)束。⑵遠(yuǎn)程緩沖〔REMOTEBUFFER〕上述方式雖然解決了長程序的存儲問題，但由于數(shù)據(jù)的邊讀入、邊處理、邊加工，所以加工速度慢。對于小程序段，快速加工，走刀有停頓現(xiàn)象，為此，開發(fā)了REMOTEBUFFER功能。⑶DNC它可使8臺CNC與主計算機(jī)遠(yuǎn)程相連，實現(xiàn)多臺機(jī)床的加工監(jiān)控與管理。連接方式為點-點式，傳送速率大大提高。102第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.2.4華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)介紹武漢華中數(shù)控系統(tǒng)提出了基于PC開展我國具有自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)的思路，即采用通用的工業(yè)微機(jī)為硬件主體，在軟件技術(shù)上進(jìn)行突破。通過軟件的技術(shù)革新，不僅實現(xiàn)了高檔數(shù)控系統(tǒng)的功能，而且系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)保證了系統(tǒng)的可靠性和開展的延續(xù)性。103第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理華中I型數(shù)控系統(tǒng)采用工業(yè)PC機(jī)配上控制卡〔I/O板、位置板〕組成的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化、層次化好，具有良好的可擴(kuò)展性和伸縮性。即可根據(jù)需要對系統(tǒng)進(jìn)行升級或簡化。同時，因為以PC機(jī)為硬件平臺，系統(tǒng)可靠性大大提高，生產(chǎn)本錢那么可顯著降低，便于批量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，有利于產(chǎn)業(yè)化開展。104第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理華中I型數(shù)控系統(tǒng)在軟件系統(tǒng)上實現(xiàn)了開放化和模塊化，形成了開放式的軟件平臺。華中I型開放式軟件平臺將CNC中的共性局部進(jìn)行了模塊化和系統(tǒng)化集成，作為NC開發(fā)環(huán)境中的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)可以公用。用戶可根據(jù)系統(tǒng)生成標(biāo)準(zhǔn)所提供的生成方法，方便地生成各類專用數(shù)控系統(tǒng)。105第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理由于體系結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)的創(chuàng)新，華中數(shù)控系統(tǒng)在短短的幾年便開發(fā)出了車〔含立車〕、銑〔含鏜銑床〕、磨、鍛、激光加工、齒輪加工、加工中心、柔性組合機(jī)床和雕刻機(jī)數(shù)控系統(tǒng)等十多個系列，三十多種數(shù)控產(chǎn)品，滿足了機(jī)械工業(yè)不同應(yīng)用的需求，有效地拓寬了市場，使華中I型數(shù)控系統(tǒng)成為國內(nèi)具有影響的數(shù)控系統(tǒng)之一。106第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理華中I型數(shù)控系統(tǒng)的主要特色：⑴基于PC的CNC數(shù)控系統(tǒng)；⑵以其獨特的軟件技術(shù)在單CPU下實現(xiàn)了多通道16軸控制和9軸聯(lián)動控制；⑶在計算機(jī)內(nèi)不需增加硬件，用打印機(jī)接口即可實現(xiàn)機(jī)床數(shù)字控制；⑷加工軌跡三維圖形顯示的動態(tài)仿真；⑸支持G代碼，可一次性直接運行2GB以下的大型模具加工程序；⑹雙向螺距誤差補(bǔ)償功能；⑺內(nèi)部二級電子齒輪；⑻具有加工斷點保護(hù)和恢復(fù)功能；⑼具有參考點返回和多個工件坐標(biāo)系設(shè)置與選擇功能〔G54～G59〕；107第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑽具有刀具長度和刀具半徑補(bǔ)償功能；⑾漢字操作界面和在線功能；⑿支持NT，NOVELL，INTERNET網(wǎng)絡(luò)和軟、硬盤數(shù)據(jù)交換；⒀具有CAD/CAM/CNC一體化和集成化功能；⒁接觸式或非接觸式數(shù)字化仿形擴(kuò)展功能；⒂運動控制開發(fā)工具包〔C++運動控制函數(shù)庫〕；⒃提供INTELCAM自動編程軟件；⒄可根據(jù)用戶要求，配接步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)〔選項〕；提供全套數(shù)控技術(shù)教育的教材和實驗指導(dǎo)書。108第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

第3節(jié)2.3典型數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.3.1數(shù)控系統(tǒng)的根本工作原理如圖描述了一臺具有一個伺服電機(jī)驅(qū)動的主軸和三個由伺服電機(jī)驅(qū)動的進(jìn)給軸組成的半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床的根本工作原理。它由數(shù)控單元、伺服系統(tǒng)和機(jī)床控制電器三大局部組成。下面對各局部的功能進(jìn)行簡要的說明。109第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

110第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理以下圖中的(a)和(b)描述了上述刀具軌跡形成的過程，雖然它們都是以折線形式來逼近要求的運動軌跡。但是它們每一點的誤差都小于一個進(jìn)給當(dāng)量〔系統(tǒng)分辨率〕，從宏觀上來看，它們是一段光滑的直線和圓弧。111第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

112第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理上述按加工指令分配到各進(jìn)給軸的指令脈沖，經(jīng)相應(yīng)的伺服單元放大后驅(qū)動它的進(jìn)給電機(jī)，并通過絲杠帶動進(jìn)給運動部件〔例如工作臺、滑枕等〕，使安放在工作臺上的工件按要求的軌跡相對于主軸上的刀具移動，進(jìn)而加工出圖樣要求的零件。加工過程中，與進(jìn)給電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的脈沖編碼器發(fā)出與工作臺移動量相對應(yīng)的脈沖數(shù)并反響到數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給位置控制器中，當(dāng)反響脈沖數(shù)等于指令脈沖數(shù)時，進(jìn)給電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，該程序段的加工過程結(jié)束。這里要指出的是：脈沖編碼器發(fā)出的反響脈沖數(shù)僅反映了進(jìn)給絲杠的轉(zhuǎn)動量，所以傳動機(jī)構(gòu)的精度誤差和反向間隙會使運動部件的軌跡產(chǎn)生一定的誤差。但是，這種誤差可以通過數(shù)控系統(tǒng)的“絲杠螺距誤差補(bǔ)償〞和“反向間隙補(bǔ)償〞功能給予補(bǔ)償。當(dāng)然，與位置反響元件〔例如光柵尺、感應(yīng)同步尺等〕直接裝在運動部件上的全閉環(huán)系統(tǒng)相比，半閉環(huán)系統(tǒng)的精度要略差一些。113第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理零件加工程序段中的輔助功能〔例如工件冷卻，主軸正、反轉(zhuǎn)，主軸停轉(zhuǎn)，換擋，定向，刀具選擇和交換等〕指令那么進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)的輔助功能處理模塊按照機(jī)床上的狀態(tài)檢測器件〔例如行程開關(guān)，位置開關(guān)，壓力開關(guān)等〕返回的信息處理后，向機(jī)床上的輔助功能執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔例如電動機(jī)，電磁閥，制動器等〕發(fā)出相應(yīng)的命令，實時地完成加工過程中的輔助操作。數(shù)控機(jī)床操作面板上的各種按鍵、開關(guān)產(chǎn)生的信號直接輸入到可編程機(jī)床控制器〔PMC〕，經(jīng)控制程序中的相應(yīng)模塊處理后送到CNC輸入點，由CNC控制軟件完成相應(yīng)的操作要求，并通過CNC輸出點使鍵盤上的指示燈做出指示。114第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理數(shù)控系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上有兩種模式：一種是大板結(jié)構(gòu)，它是將CPU、存儲器和位置檢測器等主要部件都安裝在一塊主板上，其它附加功能作為輔助部件插裝在主板上，主板與輔助部件是主從關(guān)系；另一種是開放式、模塊化、多微處理器結(jié)構(gòu)，它采用標(biāo)準(zhǔn)總線作為母板，所有的功能板，包括CPU、存儲器、位置檢測、接口電路和顯示部件等都插裝在母板上，各插板在總線母板上是平等的關(guān)系，安裝、使用、維修、擴(kuò)展和二次開發(fā)都很方便，硬件結(jié)構(gòu)配置靈活。115第一節(jié)數(shù)控機(jī)床及其機(jī)械結(jié)構(gòu)知識1.1常見的數(shù)控機(jī)床類型數(shù)控車床〔車削中心〕加工中心電加工設(shè)備〔線切割、電火花等〕數(shù)控沖床數(shù)控磨床1161.2數(shù)控機(jī)床各組成局部的作用主軸局部進(jìn)給局部回轉(zhuǎn)局部刀庫機(jī)械手位置檢測局部床身導(dǎo)軌117TIANJIN中德培訓(xùn)中心刀庫主軸X軸Y軸Z軸操作顯示單元機(jī)械手118主軸的作用提供切削功率、在高檔數(shù)控機(jī)床中還具有C軸功能及定向功能

119進(jìn)給部件：其作用是在伺服電機(jī)的驅(qū)動下完成直線運動的定位、進(jìn)給。以下圖是滾珠絲杠、聯(lián)軸節(jié)的實物照片。120自動換刀裝置：數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔刀架、加工中心的刀庫及換刀機(jī)構(gòu)，能夠使工件一次裝夾后不用再拆卸工件就可完成多工序的加工。

121位置檢測裝置：完成位置信號的反響，反響精度決定了機(jī)床的加工精度。以下是：直線光柵尺、圓光柵等位置檢測元件122床身導(dǎo)軌該圖是一個加工中心的光機(jī)由X、Y、Z及主軸頭組成。其中導(dǎo)軌的作用是：支承和引導(dǎo)運動部件沿一定軌道運動。123數(shù)控車床124數(shù)控磨床125電加工126數(shù)控沖床127第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.3.2FANUC0系統(tǒng)的根本配置1．FANUC0的根本配置FANUC0系統(tǒng)由數(shù)控單元本體，主軸和進(jìn)給伺服單元以及相應(yīng)的主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)，CRT顯示器、系統(tǒng)操作面板、機(jī)床操作面板，附加的輸入/輸出接口板，電池盒，手搖脈沖發(fā)生器等部件組成。128第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕數(shù)控單元的根本配置FANUC0系統(tǒng)的CNC單元為大板結(jié)構(gòu)。根本配置有主印刷電路板〔PCB〕、存儲器板、圖形顯示板、可編程機(jī)床控制器板〔PMC-M〕、伺服軸控制板、輸入/輸出接口板、子CPU〔中央處理器〕板、擴(kuò)展的軸控制板、數(shù)控單元電源和DNC控制板。各板插在主印刷電路板上，與CPU的總線相連。129第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

130第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理上述各部件的功能如下：⑴主印刷電路板〔PCB〕連接各功能板，故障報警等。主CPU在該板上，用于系統(tǒng)主控。⑵數(shù)控單元電源主要提供+5V，+15V，-15V，+24V，-24V直流電源，用于各板的供電，24V直流電源，用于單元內(nèi)繼電器控制。⑶圖形顯示板提供圖形顯示功能，第二、三手搖脈沖發(fā)生器接口等。⑷PC板〔PMC-M〕PMC-M型可編程機(jī)床控制器，提供擴(kuò)展的輸入輸出板〔B2〕的接口。⑸根本軸控制板〔AXE〕提供X、Y、Z和第4軸的進(jìn)給指令，接收從X、Y、Z和第四軸位置編碼器反響的位置信號。⑹輸入/輸出接口通過插座M1、M18和M20提供輸入點，通過插座M2、M19和M20提供輸出點，為PMC提供輸入/輸出信號。131第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑺存儲器板接收系統(tǒng)操作面板的鍵盤輸入信號，提供串行數(shù)據(jù)傳送接口和紙帶讀入接口，第1手搖脈沖發(fā)生器接口，主軸模擬量和位置編碼器接口，存儲系統(tǒng)參數(shù)，刀具參數(shù)和零件加工程序等。⑻子CPU板管理第5，6，7，8軸的數(shù)據(jù)分配，提供RS232C和RS422串行數(shù)據(jù)接口等。⑼擴(kuò)展軸控制板〔AXS〕提供第5，6軸的進(jìn)給指令，接收從第5，6軸位置編碼器反響的位置信號。⑽擴(kuò)展軸控制板〔AXA〕提供第7，8軸的進(jìn)給指令，接收從第7，8軸位置編碼器反響的位置信號。⑾擴(kuò)展的輸入輸出接口通過插座M61、M78和M80提供輸入點，通過插座M62、M79和M80提供輸出點，為PMC提供輸入輸出信號。⑿通訊板〔DNC2〕提供數(shù)據(jù)通訊接口。132第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理以下圖分別為數(shù)控單元內(nèi)部電纜連接圖和伺服系統(tǒng)電纜連接圖。133第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

134第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

135第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理正確的連接是機(jī)床正常工作的根本保證，如果在維修過程中插拔過上述電纜插頭，應(yīng)注意必須按圖恢復(fù)原狀。136第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2〕S系列進(jìn)給伺服系統(tǒng)的根本配置在α系列交流伺服電機(jī)出臺之前，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)配用S系列交流伺服電機(jī)。S系列分一軸型、二軸型和三軸型三種。137第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理3〕S系列主軸伺服系統(tǒng)的根本配置138第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理4〕α系列主軸和進(jìn)給伺服單元的根本配置FANUCα系列交流伺服電機(jī)出臺以后，主軸和進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，其主要特點是：139第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

140第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑴主軸伺服單元和進(jìn)給伺服單元由一個電源模塊統(tǒng)一供電。⑵緊急停機(jī)控制開關(guān)接到電源模塊的+24V和ESP端子后，再由其相應(yīng)的輸出端接到主軸和進(jìn)給伺服放大器模塊，同時控制緊急停機(jī)狀態(tài)。⑶從NC發(fā)出的主軸控制信號和返回信號經(jīng)光纜傳送到主軸伺服放大器模塊。⑷控制電源模塊的輸入電源的主接觸器MCC安裝在模塊外部。141第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.3.3FANUC0系統(tǒng)中與維修有關(guān)的故障分類及其根本內(nèi)容數(shù)控機(jī)床的故障分為:數(shù)控系統(tǒng)故障:CNC系統(tǒng)故障，伺服系統(tǒng)故障，編碼器故障，超程故障和PMC故障等機(jī)床本體故障:機(jī)床故障和操作信息等142第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕數(shù)控系統(tǒng)故障⑴數(shù)控單元故障NC單元出現(xiàn)故障時，CRT屏幕右下角出現(xiàn)閃爍的“ALARM〞報警信息，同時在故障顯示頁面上出現(xiàn)相應(yīng)的報警號和說明。143第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理NC單元出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)單元主印刷電路板的左側(cè)LED指示燈顯示的狀態(tài)如表2-6所示：144第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理NC單元出現(xiàn)故障時，在故障顯示頁面上出現(xiàn)的報警號和說明如表2-7所示：145第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

146第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑵絕對編碼器故障絕對編碼器出現(xiàn)故障時，CRT屏幕右下角出現(xiàn)閃爍的“ALARM〞報警信息，同時在故障顯示頁面上出現(xiàn)如表2-8所示的報警號和說明。147第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

148第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑶伺服系統(tǒng)故障伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，CRT屏幕右下角出現(xiàn)閃爍的“ALARM〞報警信息，同時在故障顯示頁面上出現(xiàn)如表2-9所示的報警號和說明。149第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑷超程故障機(jī)床出現(xiàn)超程故障時，CRT屏幕右下角出現(xiàn)閃爍的“ALARM〞報警信息，同時在故障顯示頁面上出現(xiàn)如表2-10所列的報警號和說明。150第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理⑸可編程機(jī)床控制器〔PMC〕故障可編程機(jī)床控制器出現(xiàn)故障時，CRT屏幕右下角出現(xiàn)閃爍的“ALARM〞報警信息，同時在故障顯示頁面上出現(xiàn)如表2-11所列的報警號和說明。151第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2數(shù)控機(jī)床故障數(shù)控機(jī)床故障包括機(jī)床故障和操作信息兩大局部，它們由機(jī)床制造廠根據(jù)機(jī)床的實際情況編寫的，由PMC控制器進(jìn)行自診斷。FANUCPMC控制程序規(guī)定：機(jī)床故障編號從1000到1999，出現(xiàn)這類故障時，數(shù)控系統(tǒng)立即進(jìn)入進(jìn)給暫定狀態(tài)；而操作信息的編號從2000到2999，出現(xiàn)這類操作信息時，數(shù)控機(jī)床照常進(jìn)行，僅對當(dāng)前的操作給予說明。152第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理3編程故障與零件加工程序編制錯誤有關(guān)的故障報警號前面帶有“P/S〞，報警號從000到250，由于這類故障主要與編程人員有關(guān)，這里就不作詳述。但特別要指出的是“P/S100〞和“P/S000〞二個報警是與維修人員有關(guān)的。⑴P/S100號報警維修人員在修改NC參數(shù)前必須將參數(shù)設(shè)定頁面2〔SETTING2〕上的“PWE〞項設(shè)定為“1〞，以使能參數(shù)的修改，此時必然出現(xiàn)P/S100號報警，在參數(shù)修改完畢后應(yīng)將“PWE〞改設(shè)為“0〞，以禁止參數(shù)的修改，再按系統(tǒng)面板上的復(fù)位〔RESET〕鍵，使P/S100號報警取消。⑵P/S000號報警在某些關(guān)鍵的NC參數(shù)被修改后，使用上述方法雖然可以取消P/S100號報警，但又出現(xiàn)P/S000號報警，此時必須斷開NC電源才能取消該報警。153第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理4維修實例隨著人們對機(jī)床功能要求的提高，各數(shù)控系統(tǒng)廠家也相繼開發(fā)出不同功能的數(shù)控系統(tǒng)來滿足人們的需要。各廠家的系統(tǒng)一般都采用人機(jī)對話形式，大都具有自診斷功能，這對維修人員提供了很大幫助，但這些自診斷信息有時帶有很大的片面性。人們假設(shè)按此思維去解決問題，有時會陷入錯誤的死胡同，不利于解決問題。以下給出幾個實例供參考。154第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理例2-1一臺日本產(chǎn)FANUC-0系統(tǒng)的加工中心機(jī)床，出現(xiàn)400號過負(fù)載報警和414X軸伺服系統(tǒng)異常報警。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)X軸伺服系統(tǒng)顯示“5〞，根據(jù)診斷信息，可能為X軸伺服單元出現(xiàn)故障或伺服電機(jī)出現(xiàn)故障。這時利用更換法進(jìn)行修理，故障依舊，于是重新檢查。最后發(fā)現(xiàn)是電動機(jī)的電纜接頭受潮，造成電動機(jī)一加速就產(chǎn)生報警。將此接頭重新進(jìn)行防潮處理，故障排除。155第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理例2-2一臺日本產(chǎn)FANUC-16系統(tǒng)的加工中心機(jī)床，加工時出現(xiàn)414號報警，且X、Y、Z三軸同時出現(xiàn)報警。另外出現(xiàn)750主軸伺服報警。根據(jù)診斷信息，X、Y、Z三軸同時出現(xiàn)報警，極有可能為共用電源模塊出現(xiàn)故障，引起系統(tǒng)突然斷電，或主軸伺服有故障引起X、Y、Z三軸同時失電，或者伺服系統(tǒng)與NC之間連接的光纜有故障。但是此故障經(jīng)重新啟動系統(tǒng)后，在MDI方式下，讓各軸及主軸以最大速度直接啟動，也能啟動成功。說明故障仍在外圍電路。后經(jīng)認(rèn)真檢查發(fā)現(xiàn)，供電模塊的空氣開關(guān)有一相的膠木板有燒焦現(xiàn)象。進(jìn)行更換后故障排除。156第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理例2-3一臺配有SINUMERIK840C系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，在自動加工時，突然出現(xiàn)動作混亂。在加工完工件后主軸仍不停轉(zhuǎn)，并出現(xiàn)機(jī)械手直接去抓取工件等動作。報警信息為：EMPLYINGSELECTEDMODESELECTOR。用手動方式測試各軸動作均正常。檢查系統(tǒng)參數(shù)、PLC程序沒有發(fā)現(xiàn)異常。初步認(rèn)為系統(tǒng)感染病毒〔840C系統(tǒng)配有計算機(jī)硬盤〕，對機(jī)床數(shù)據(jù)重新進(jìn)行裝載，仍解決不了問題，后經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)誤將一模式開關(guān)撥到了錯誤位置。重新按說明書的要求正確設(shè)定開關(guān)位置后，再開機(jī)一切恢復(fù)正常。157第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理總之，在維修過程中，不要拘泥于診斷信息提供的固定信息，有時一個小故障卻包含數(shù)控機(jī)床的各方面知識，在數(shù)控系統(tǒng)功能增強(qiáng)，故障率越來越低的開展趨勢下，首先應(yīng)確保機(jī)床外圍電路無毛病的情況下，再疑心機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，以免擴(kuò)大故障范圍，少走彎路。158第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.3.4SIEMENS的根本配置及工作原理SINUMERIK810是德國SIEMENS公司于80年代中期推出的全功能數(shù)控系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)性能/價格比相當(dāng)高，我國配備該數(shù)控系統(tǒng)的廠家比較多。159第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1〕810硬件結(jié)構(gòu)SINUMERIK810系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)緊湊，整機(jī)體積僅與一臺14英吋電視機(jī)相當(dāng)，它主要是由以下幾局部構(gòu)成：⑴CPU模塊〔6FX1125-8AB〕是數(shù)控系統(tǒng)的核心，主要包括NC與PC的CPU、實際值存放器、工件程序存儲器、引導(dǎo)指令輸入器〔啟動芯片〕及兩個串行通用接口。系統(tǒng)只有一個中央處理器〔Intel80186〕，為NC與PC的CPU所共用，從而降低了本錢，簡化了整機(jī)結(jié)構(gòu)。160第2章常用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

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