数控系统的组成实验

数控系统的组成实验

一、实验目的

（1）了解数控机床的布局、基本结构。

（2）了解数控机床的结构特点及其发展。

（3）了解数控机床的基本运动。

（4）了解数控机床的基本操作。

（5）了解数控机床的加工对象及其用途。

（6）了解数控机床的性能特点

二、实验内容

（1）介绍数控机床的概况。

（2）介绍数控机床主要结构。

（3）介绍CJK6032A型数控车床操作界面的主要功能。

三、实验设备

CJK6032A型数控车床如图1-1所示。

图1-1数控车床

本实验主要以CJK6032A型数控车床为例，着重介绍该机床的布局，结构及其运动。其主要技术参数如下：

（1）最大车削直径φ320mm

（2）标准切削直径φ200mm

（3）横向最大行程（X轴）20+110mm

（4）纵向最大行程（Z轴）480mm

（5）前后顶尖间最大距离600mm

（6）快速进给Z：15m/min X：12m/min

（7）主轴转速60~60000r/min

（8）刀座数目 4

（9）主轴电机功率7.46Kw

四、数控机床概述

随着近代计算机技术和自动控制、精密测量等科学技术的发展，出现了适应生产发展要求的机电一体化的新型自动化机床——数控机床。数控机床是用数字代码形式的信息来控制机床按给定的动作顺序进行加工的自动化机床。数控机床的组成见图1-2。

图1-2 数控机床的组成

数控机床的工作过程见图1-3。

图1-3 数控系统工作过程

1．数控机床的性能特点

数控机床与普通机床相比，增加了功能，提高了效率，简化了机械结构。其性能对比如表1-1所示。

2．

数控机床与同类的普通机床在外形结构上虽然大体相似，但其内部结构却有很大的差异。为了保证稳定的加工质量，提高加工能力和切削效率等，在数控机床的结构设计中，必须具备如下特点：

（1）结构刚度高、抗振性好有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。从提高数控机床抗振性角度出发，应减少机床内部振源，提高静态刚度，增加构件或结构的阻尼以达到抑制振动产生的目的。

（2）采取消除传动齿轮侧隙的措施数控机床进给系统的传动齿轮副中若存在侧隙，在开环系统中则会造成进给运动的位移值滞后于指令值；反向运动时，则会出现反向死区，影响加工精度。在闭环系统中，虽然侧隙带来的滞后量可以得到反馈信号的补偿，但反向时会使伺服系统产生振荡而不稳定。为了提高数控机床伺服系统的性能，在设计时必须采取相应措施，使侧隙减小到允许的范围内，图1-4所示为圆柱齿轮传动侧隙消除方法。

（a）（b）

1）偏心轴套调整法（图1-4（a））利用偏心环2缩

小两个啮合齿轮中心距的方法来消除圆柱齿轮正反转

时的齿侧隙。

2）轴向垫片调整法（图1-4（b））将啮合齿轮的节

圆直径沿着齿宽方向制成稍有锥度，这样就可有轴向垫

片3使齿轮轴向移位来消除其齿侧隙。

（c）

图1-4 圆柱齿轮传动侧隙消除方法3）双片薄齿轮调整法（图1-4（c））两个啮合着的圆柱齿轮，一个制成宽齿轮，另一个有两片能相对转位的薄齿轮组成，再附加某些措施使宽齿轮的齿面两侧分别与两薄片齿轮的不同齿侧贴紧。这样利用错齿消除齿侧隙，反向时就不会出现死区。

（3）采用传动效率很高的精密滚珠丝杠螺母副图1-5所示为滚珠丝杠螺母副。它是回转运动与直线运动相互转换的传动机构，由丝杠a、螺母b和其间的滚珠c组成。在丝杠a和螺母b上都有圆弧形的螺旋槽，这两个圆弧形的螺旋槽对起来就形成螺旋滚道，在滚道内装有许多滚珠c。当丝杠a回转时，滚珠c相对于螺母b上的滚道按箭头d方向滚动。因此，丝杠a与螺母b之间基本上是滚动摩擦。为了防止滚珠从螺母中掉出来，在螺母b的螺旋槽两端应有挡珠器挡住，并有回路管道使它的两端连接起来，使滚珠c从螺旋槽的一端滚出螺母体后，沿着回路管道重新返回到滚道另一端，以进行循环不断的流动。

滚珠丝杠螺母副的摩擦损失小，传动效率高，可达0.90-0.96；可通过预紧来消除间隙，从而提高传动刚度；这种传动副的摩擦阻力小，动静摩擦力极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现

图1-6 滚珠导轨副

图1-7 滚柱导轨副

象；传动副的损失小，寿命长，精度保持性好。

图1-5 滚珠丝杠螺母副

（4）采用了摩擦系数很小的滚动导轨副 如图1-6、图1-7滚动导轨副是在导轨工作面之间放置滚珠、滚柱或滚针等滚动体，形成滚动摩擦。其摩擦系数小（0.0025-0.005），动静摩擦力相差很小。运动轻便灵活，所需功率小，摩擦发热少，磨损小，精度保持性好，移动精度和定位精度都较高。

目前在数控机床中普遍采用滚动导轨支撑块结构，并且已经做成独立的标准组件。如图1-8为滚动导轨支撑块结构。其结构特点是刚度高，承载能力大，便于拆装，可直接装在任意行程长度的

运动部件上。

d

图1-8 滚动导轨支撑块

3．数控机床的发展趋势

具有精密、柔性、高效的数控机床，随着社会需求的多样化和其相关技术的进步，将会向更广的领域和更深的层次发展。

（1）向高精度发展近十年来已经取得了明显的提高，如普通级中等规格数控机床的定位精度已从80年代初期的±0.012mm/300mm，提高到90年代初期的±0.002-0.005mm/全程，加工精度已由原来的±10μm提高到±5μm；精密级从±5μm提高到±1.5μm。

（2）向高速度发展主轴转速已从1000-2000r/min提高到5000-7000r/min，数控车床刀架的转位时间已从过去的1-3s减少到0.4-0.6s。

（3）向高柔性发展柔性是指机床适应加工对象变化的能力。在提高单机柔性的同时，正努力向单元柔性和系统柔性发展。

（4）向高度自动化发展数控机床已从自动编程、自动换刀、自动上下料、自动加工向自动检测、自动诊断、自动监控、自动对刀、自动传输、自动调度等方面发展。

（5）向复合化发展一台具有自动换刀装置、自动交换工作台和自动转换主轴头的镗铣加工中心，不仅一次装卡便可以完成镗铣钻铰攻丝和检验等工序，而且还可以完成箱体件五个面粗精加工的全部工序。

五、数控车床结构剖析

主要用来切削回转类零件的数控机床称为数控车床。数控车床集中了普通卧式车床、转塔车床、多刀车床、自动和半自动车床等车削功能，是数控机床中应用最广的品种之一。

目前使用的数控车床分为两大类：数控立式车床，数控卧式车床。CJK6032A型数控车床为数控卧式车床。

1．床身结构

水平床身，作为机床的基础部件。主电机、主轴箱、刀架、尾架、数控装置等安装在床身上。2．主轴箱和主轴

CJK6032A型数控车床主轴箱内仅有一根主轴，通过皮带与伺服电机直接连接，有齿轮传动。

夹具的夹紧装置有电动、液动和气动三种：（1）电动的简单、灵活；（2）液动的复杂，夹紧力

大；（3）气动的方便、灵活、结构简单。

3.刀架

CJK6032A型数控车床有4个刀位的转塔式刀架，为内外径共用刀架，每个刀具位置均可安装内径刀或外径刀。

转塔刀架各刀座之间方向、位置经严格计算，保证在加工与转位中不发生刀具之间的碰撞与干扰。

4.进给系统

CJK6032A型数控车床的X、Z轴进给都采用伺服电机与滚珠丝杠直接相连、无带传动或齿轮传动，避免了侧隙及振动，使精度大为提高。滚珠丝杠螺母副精度高，而且耐用性好，摩擦系数小，无爬行现象，定位精度高、寿命长。

5.伺服系统

数控车床伺服系统多采用无刷直流电动机或交流电动机，目前调频异步交流电动机已占优势。它与直流电动机相比，由于无电刷，而结构简单，工作可靠。伺服系统见图1-9。

图1-9 数控机床伺服传动系统

6.控制系统及其操作

CJK6032A型数控车床控制系统，具有彩色显示，各种指标显示及故障报警系统。图1-10为该机床的操作界面。

图1-11 机床电控柜

图1-10为该机床的操作界面

7. 电控系统

电控系统主要为机床各工作部件提供相应的工作电压以及逻辑控制和数字控制，以保证机床正常运行。图1-11为该机床的电控柜。

七、实验步骤

1. 插上电源，合上总电源开关；

2. 在操作面板上按下“启动”按钮，系统上电；

3. 根据CRT 显示器显示内容提示’；

4. 松开“急停”按钮；

5.

选择进给轴和进给速率；

6．选择“手轮模式”；

7. 旋转手轮观察电动机运行情况；

8. 选择“自动运行”模式，按下“执行”按钮，进行程序控制实验，观察电动机运行情况。 9.输入一段数控程序。

ＣＪＫ6032型数控车床基本操作见附件1 八、思考题

（1）数控机床与普通机床在性能上有什么不同？

（2）数控机床为保证达到高性能在结构上采取了哪些措施？

（3）与普通车床比较，数控车床在结构上有哪些特点？

（4）数控机床有那几部分组成？

思考题：做（1）、（3）

步进电机的驱动及插补

一、实验目的

1、学会微机控制步进电机驱动的方法：

2、掌握步进电机的速度控制方法；.

3、熟悉直线插补原理及方法；

4、学会用微机控制控制实现直线插补；

二、实验原理

1、步进电机的工作原理

2、环行分配器

步进电机的控制方式由环形分配器来实现。环形分配器的作用就是将数控装置送来的一系列指令脉冲，按一定的分配方式和顺序送给步进电机的各相绕组，实现电机的正转或反转。环形分配器可由硬件电路组成，也可通过软件编程实现，本实验通过软件编程实现。

步进电机将接收来的电脉冲信号转换为角位移的电磁机械，其转子的转角与输入脉冲数成正比，其速度与单位时间内输入的脉冲数成正比。因此，只要控制输入脉冲的数量、频率、各绕组接通电源的次序，就可以得到所控制电动机的转角或位移量、速度以及运动方向。如图所示，图3-1为步

图3-1 步进电机三相六拍控制原理

进电机三相六拍控制原理示意图。

由步进电机工作原理可知，必须是其定子励磁绕组顺序通电，并具有一定功率的电脉冲信号，才能使其正常运行。因此，在控制步进电机时，一方面，必须将输入脉冲进行环形分配，使各绕组顺序通电，另一方面，还必须将输入脉冲信号进行放大，以达到驱动步进电机所需的驱动电流。

3、通电状态码及电机正反转

微机是通过I/O口来控制步进电机的，本实验是通过微机的打印口（地址为0x378）来向步进电机发脉冲，也可以是其它类型的微机。当微机向I/O口输出不同的数据时，就可以控制各组绕组的通电或断电，从而实现步进电动机的转动。以直角坐标系中的两坐标联动为例，设X向的步进电机的三相控制绕组分别为A相、B相、C像由0x378口送出控制字的D0、D1、D2位控制，Y向步进电机分别由D3、D4、D5位来控制，当任一位输出为高电平时，则这一相的绕组就处于通电状态，相反任一位输出为底电平时，这一相就处于断电状态。每一种通电状态对应一个16进制数，这个数叫通电状态码。如果把通电状态所对应的通电状态码按顺序经0x378口连续输出，就会使步进电动机连续转动，通电状态按正向顺序输出时，步进电机则正转；按反向顺序输出时，步进电机则反转。通电状态码见附录2。

4、步进电机转速控制

步进电机受脉冲信号控制。角位移与输入脉冲数成正比。转速与脉冲频率成正比。因此，改变输出状态码之间隔时间，即可改变步进电机的速度。间隔时间可由软件延时来实现。

5、数控插补原理

数控装置根据输入的零件程序的信息，将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成要求的轮廓轨迹，这种“数据密化”机能就称为“插补”。目前为止，已涌现出了大量的插补算法，但总可以将它们归纳如下两类：基准脉冲插补法和数据采样插补法。而逐点比较法、数字积分法（DDA）、数据采样法是这两类插补算法中的基础，比较积分法、时差法、矢量判别法、最小偏差法、脉冲增量式的直接函数法等都是在逐点比较法、数字积分法（DDA）的基础上改进派生出来的插补算法；针对复杂曲线轮廓或列表曲线轮廓的样条插补、螺纹插补等都是在数据采样法的基础上提出的。

5.1逐点比较法

逐点比较法的基本原理是，在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具沿着坐标轴向减小偏差的方向进给，且只有一个方向的进给。也就是说，逐点比较法每一步均要比较加工点瞬时坐标与规定零件轮廓之间的距离，依此决定下一步的走向，如果加工点走到轮廓外面去了，则下一步要朝着轮廓内部走；如果加工点处

图1

在轮廓的内部，则下一步要向轮廓外面走，以缩小偏差，周而复始，直至全部结束，从而获得一个非常接近于数控加工程序规定轮廓的刀具中心轨迹。一般来讲，逐点比较法的插补过程每一步都要经过如图1所示的四个工作节拍。

直线数控插补程序参照附录2。

5.2数字积分法

数字积分法是利用数字积分的方法，计算刀具沿各

坐标轴的位移，使得刀具沿着所加工的曲线运动。

利用数字积分的原理构成的插补装置叫做数字积

分器，又称数字微分分析器（Digital Differential

Analyzer）,简称DDA。数字积分器具有运算速度快、脉

冲分配均匀、易于实现多坐标联动，进行空间直线插补

及描绘平面各种函数曲线的特点。因此，数字积分器在

轮廓控制数控系统中有着广泛的应用。

图2数字积分原理如图2所示。从时刻t=0到t求函数x=f(t)曲线所包围的面积，可用积分公式：

来求取，如果将0~t 的时间划分为间隔为t ?的子区间，当t ?足够小时，可得近似公

式：

5.3 数据采样法

所谓数据采样法，就是利用一系列首尾相连的微小直线段来逼近给定曲线。由于这些线段是按加工时间来分割的，因此，数据采样法又称为时间分割法。一般来讲，分割后所得到的微小直线段相对系统精度而言仍显过大，需要在微小直线段的基础上进一步密化数据点。这样即可实现高性能的零件轮廓插补。

三、实验的设备

X-Y 步进电机驱动系统（NCL-1）型一台；

数控电动功率放大器（NCL-1）型一台； 数控插补软件一；计算机一台。

四、实验内容

1、分析电机驱动程序，理解电机不同的拍次驱动情况；

2、画出第一象限逐点比较法、数字积分法、数据采样法插补实现直线、园弧插补图形。 五、思考题

1、简述步进电机的工作原理。

2、画出第一象限逐点比较法、数字积分法、数据采样法插补实现直线、园弧插补图形，并简述逐点比较法，数字积分法、数据采样法插补优缺点。

思考题：做第2题

()?=

t

dt

t f S 0

()∑

?

=-?==n

i i t

t X dt t f S 1

1

CNC系统的组成

第四章计算机数控系统（CNC系统） 第一节概述 一、CNC系统的组成 CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。其核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件配合系统硬件，合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。CNC系统采用了计算机作为控制部件，通常由常驻在其内部的数控系统软件实现部分或全部数控功能，从而对机床运动进行实时控制。只要改变计算机数控系统的控制软件就能实现一种全新的控制方式。CNC系统有很多种类型，有车床、铣床、加工中心等的CNC系统。但是，各种数控机床的CNC系统一般包括以下几个部分：中央处理单元CPU、存储器（ROM/RAM）、输入输出设备（I/O）、操作面板、显示器和键盘、纸带穿孔机、可编程控制器等。图4-1所示为CNC系统的一般结构框图。 图4-1 CNC系统的结构框图 在图4-1中所示的整个计算机数控系统的结构框图，数控系统主要是指图中的CNC控制器。CNC控制器由计算机硬件、系统软件和相应的I/O接口构成的专用计算机与可编程控制器PLC组成。前者处理机床轨迹运动的数字控制，后者处理开关量的逻辑控制。 三、CNC系统的功能和一般工作过程 （一）CNC系统的功能 CNC系统由于现在普遍采用了微处理器，通过软件可以实现很多功能。数控系统有多种系列，性能各异。数控系统的功能通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。CNC系统的功能主要反映在准备功能G指令代码和辅助功能M指令代码上。根据数控机床的类型、用途、档次的不同，CNC系统的功能有很大差别，下面介绍其主要功能。 1. 控制功能 CNC系统能控制的轴数和能同时控制（联动）的轴数是其主要性能之一。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。通过轴的联动可以完成轮廓轨迹的加工。一般数控车床只需二轴控制，二轴联动；一般数控铣床需要三2轴联动；一般加工中心为多轴控制，三轴联动。控制轴数越多，特别是同时控制的轴数越多，轴控制、三轴联动或21 要求CNC系统的功能就越强，同时CNC系统也就越复杂，编制程序也越困难。 2. 准备功能准备功能也称G指令代码，它用来指定机床运动方式的功能，包括基本移动、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环等指令。对于点位式的加工机床，如钻床、冲床等，需要点位移动控制系统。对于轮廓控制的加工机床，如车床、铣床、加工中心等，需要控制系统有两个或两个以上的进给坐标具有联动功能。 3. 插补功能 CNC系统是通过软件插补来实现刀具运动轨迹控制的。由于轮廓控制的实时性很强，软件插补的计算速度难以满足数控机床对进给速度和分辨率的要求，同时由于CNC不断扩展其他方面的功能也要求减少插补计算所占用的CPU 时间。因此，CNC的插补功能实际上被分为粗插补和精插补，插补软件每次插补一个小线段的数据为粗插补，伺服系统根据粗插补的结果，将小线段分成单个脉冲的输出称为精插补。有的数控机床采用硬件进行精插补。 4. 进给功能根据加工工艺要求，CNC系统的进给功能用F指令代码直接指定数控机床加工的进给速度。 （1）切削进给速度以每分钟进给的毫米数指定刀具的进给速度，如100mm/min。对于回转轴，表示每分钟进给的角度。 （2）同步进给速度以主轴每转进给的毫米数规定的进给速度，如0.02mm/r。只有主轴上装有位置编码器的数控机床才能指定同步进给速度，用于切削螺纹的编程。 （3）进给倍率操作面板上设置了进给倍率开关，倍率可以从0~200%之间变化，每档间隔10%。使用倍率开关不用

数控机床工作原理及组成

数控机床工作原理及组成 1．1．1 数控机床工作原理 数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。 1．1．2 数控机床的种类 由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。 ①金属切削类数控机床。金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。 ②金属成形类数控机床。金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床和数控压力机等。 ③数控特种加工机床。数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。 1．1．3 数控机床的组成 数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图1—1是数控机床的硬件构成。

(1)输入和输出装置 输入和输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备． 输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体 第1页 为磁盘、穿孔纸带。输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。 (2)数控装置(CNC装置) 数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成的。它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的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，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是各坐标轴(即作进给运动的各执行部件)的进给速度、进给方向和位移量指令(送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动)，还有主轴的变速、换向和启停信号，选择和交换刀具的刀具指令信号，控制切削液、润滑油启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度工作和转位的辅助指令信号等。 数控装置主要包括微处理器(CPU)、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等。 (3)可编程逻辑控制器(PLC)

数控机床由哪几个部分组成

数控机床由哪几个部分 组成 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

一数控机床由哪几个部分组成 答：编程及程序载体、输入装置、CNC装置及强电控制装置、伺服驱动系统及位置检测装置、机床的机械部件 二试说明数控加工中数据转换过程中的主要步骤，并简述每个步骤的主要功能。 答：数控制加中的数据转换过程中主要是将加工信息用规定的汉字，数字和符号组成的代码，按一定的格式写成加工程序单。将加工程序通过控制介质输入到数控装置进行自动加工。 1）数控程序是数控数控机床自动加工零件的工作指令。2）输入装置是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，并传送存入数控装置内。3）输入装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的肪冲信号，输出各种信号和指令控制机床的各部分，进行规定的，有序的动作。4）伺服驱动系统与机床上的执行部件和机械传动的部件组成数控机床的进给系统。 三从数控系统控制功能、联动轴数、伺服系统来看，NC机床各分为几类，它们各用于什么场合？ 答：分类：一，点位控制数控机床。加工平面内的孔系。二，直线控制数控机床。可用于加工台阶轴。三，轮廓控制数控机床。可以加工曲面零件和铣削曲面轮廓。 四.试从控制精度、系统稳定性及经济性三方面，比较开环、闭环系统的优劣？ 答：开环数控系统是指进给伺服子系统没有位置测量装置的数控系统。由于没有位置反馈，其控制精度相对闭环和半闭环系统来讲是较低的，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；没有位置反馈，信号流是单向的，故系统稳定性好；没有测量装置，则结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉。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。

(完整版)简述数控机床的基本组成部分及其基本功能

简述数控机床的基本组成部分及其基本功能 数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。 1）加工程序载体 数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2）数控装置 数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。CNC系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 3）伺服与测量反馈系统 伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。由于伺服系统是数控机床的最后环节，其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标，因此，对数控机床的伺服驱动装置，要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。 4）机床主体 机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。 5）数控机床辅助装置 辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。

840D数控系统的基本构成

——西门子数控系统调试,编程和维修概要 西门子840D系统的组成 SINUMERIK840D是由数控及驱动单元（CCU或NCU）， MMC,PLC模块三部分组成，由于在集成系统时，总是将 SIMODRIVE611D驱动和数控单元（CCU或NCU）并排放在一起，并用设备总线互相连接，因此在说明时将二者划归一处。 ●人机界面 人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成： MMC（Man Machine Communication） 包括：OP（Operation panel）单元， MMC,MCP（Machine Control Panel）三部分。 MMC实际上就是一台计算机，有自己独立的CPU,还可以带硬盘，带软驱；OP单元正是这台计算机的显示器，而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。 1.MMC 我们最常用的MMC有两种： MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘； 而MMC103的CPU为奔腾，可以带硬盘，一般的，用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103. ※PCU（PC UNIT）是专门为配合西门子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块，目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20对应于MMC100.2，不带硬盘，但可以带软驱；PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘，与MMC不同的是：PCU50的软件是基于WINDOWS NT的。PCU的软件被称作 HMI,HMI有分为两种：嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入 式 HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI. 2.OP OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求，西门子为用户选配不同的OP单元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031最为常用。 3.MCP MCP是专门为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D，MCP的MPI地址分别为14和6，用MCP后面的S3开关设定。 对于SINUMERIK840D应用了MPI（Multiple Point Interface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率，又有OPI （Operator Panel Interface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。 ●数控及驱动单元 1.NCU数控单元 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元：中央控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯它由一个COM CPU板. 一个 PLC CPU板和一个DRIVE板组成。 根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分为 NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2（12轴），NCU573.2（31轴）等若干种，同

FANUC_0i-D_数控系统基本连接

实验三 FANUC Oi-D数控系统基本连接 一.实验目的 1.了解数控系统的各基本单元。 2.了解数控系统的硬件连接。 二.实验内容 1.FANUC 0i MateD数控系统基本组成与连接。 2.电气图形符号、部件功能。 3.电气控制原理与对应的操作过程。 三.实验设备 1.FANUC 0i Mate-TD数控车床。 2.万用表、十字/一字螺丝刀(中、小型各一套) 四.实验要点 1.数控车系统组成、电气关系。 2.数控车床伺服控制系统的组成与连接。 3.机床各电气控制部件实体与电气图形符号对应关系等。 五.实验具体要求 1.在进行实物识别时，最好不要给机床及数控系统上电。只有在需 要验证控制过程及各控制部件的响应状态时，才给机床和系统上电，并告知小组其他同学，此时不要触碰任何电气控制部件，避免意外触电。 2.对机床进行基本操作，观察与验证各控制部件的工作过程与状态。 六.相关知识与技能 FANUC Oi-D系统可控制4个进给轴和一个伺服主轴(或变频主轴)。 它包括基本控制单元、伺服放大器、伺服电机等。 FANUC 0i Mate-D系统可控制3个进给轴和1个伺服主轴(或变频主轴

)。它包括基本控制单元、伺服放大器、伺服电机和外置I/O模块。 1.FANUC 0i Mate TD数控车实训电控柜 2.FANUC 0i D/0i Mate D 控制单元接口图

上图为0i-MD系统控制单元背板连接布置图，各连接器接口作用见下表： 3.FANUC Oi/0i MateD整个系统间的部件连接

4.FANUC I/O LINK连接(1) 0i Mate 用I/0 单元 (2) 0i 用I/0 单元

数控系统的基本结构

第二讲数控系统的基本结构 数控系统由基本硬件与控制软件组成。目前各数控厂家的产品可以归纳为两种风格：一种是采用专用硬件，其控制软件简单；另一种是采用通用硬件，其控制软件复杂。 一、基本硬件构成 数控系统（）基本硬件通常由微机基本系统、人机界面接口、通信接口、进给轴位置控制接口、主轴控制接口以及辅助功能控制接口等部分组成，如图—所示。 图—数控系统总体结构示意图

数控装置构成框图如图—所示。 数控装置构成框图如图—所示。 ㈠、微机基本系统 通常微机基本系统是由、存储器（、）、定时器、中断控制器等几个主要部分组成。 、 是整个数控系统的核心，常见的中低档数控系统基本上采用位或位，如／、等。随着系统向高精度方向发展，要求其最小设定单位越来越小，同时又要求系统能满足大型机床的需要，当最小设定单位是μ时，位二进制数所表示的最大坐标为－～＋32.767mm ，这显然是不够的，而采用位二进制数时，最大坐标范围约为－～＋2000m ，因此数控系统一般采用位二进制数，其坐标范围为－～＋8388.607mm 。因此选用位就需要三个或四个字节运算，这就严重影响了运算速度，当最小设定单位为μ时，这个问题将更加严重。因此现代数控系统大多采用位或位的，以满足其性能指标，如采用位，则为多结构。例如 、 、 等系统均为位，而 系统则采用位多结构。 、 用于固化系统控制软件，数控系统的所有功能都是固化在中的程序的控制下完成的。在数控系统中，硬软件有密切的关系，由于软件的执行速度较硬件慢，当功能较弱时，则需要专用硬件解决问题或采用多结构。现代数控系统常采用标准化与通用化总线结构，因此不同的机床数控系统可以采用基本相同的硬件结构，并且系统的改进与扩展十分方便。 在硬件相对不变的情况下，软件仍有相当大的灵活性。扩充软件就可以扩展的功能，而且软件的这种灵活性有时会对数控系统的功能产生极大的影响。在国外，软件的成本甚至超过硬件。例如 与3M 的差别仅在中的软件， 3M 二轴半联动变为三轴联动也仅需要更换中的软件。 图— 数控装置构成框图

数控机床的基本组成

数控机床的基本组成 数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。 1、加工程序载体 数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2、数控装置 数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控(Software NC)。CNC 系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 1)输入装置:将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入，现仍有不

少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。 (1)纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。 (2)MDI手动数据输入方式。操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。 在控制装置编辑状态(EDIT)下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。 在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。 (3)采用DNC直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中，CNC系统一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。 2)信息处理:输入装置将加工信息传给CNC单元，编译成计算机能识别的信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。CNC系统的输入数据包括:零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等)、加工速度及其他辅助加工信息(如换刀、变速、冷却液开关等)，数据处理的目的是完成插补运算前的准备工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理等。

数控机床的工作原理及基本结构

数控机床的工作原理及基本结构 一、程序编制及程序载体 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、 工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM 设计。 编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它 可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。 数控机床的基本结构

二、输入装置 输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方 式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控 系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。 三、数控装置 数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。 四、驱动装置和位置检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指

数控系统硬件组成

数控系统硬件组成 数控系统硬件组成 机床数控系统的硬件主要由3部分组成: 一、电源系统 数控机床的控制电源是数控系统硬件的重要组成部分，也是在维修中常常出现问题的部分。数控机床的电源系统有交流与直流两个部分。 (1)交流电源。是控制系统提供能源的器件，也是给伺服驱动提供能源的器件。交流电源上也有各种保护及切换装置;有短路、隔离及失压保护。这个交流电源向伺服系统供电时，一定要注意有晶闸管器件的装置的供电相序，一旦程序接错，有晶闸管器件就失去了同步的关系，造成故障。 (2)直流电源。直流电源作为控制用多为开关稳压电源，有+5V、+24V、?15V等电压，各设备的电压情况不尽相同，例如CRT上供电电压有的是24V，有的是交流110V或220V。所以，尽可能地看好各端子供电电压的要求。电源非常重要，一旦出错会造成不可弥补的损失。还有是对伺服供电的直流电压，它大多数是经伺服变压器及整流装置所获得的。 (3)电池电源。由于数控装置中有些信息要在机床断电情况下进行保持，因此有一部分RAM区用电池来进行数据保持，这些电池多数是锂电池，寿命长，但电量小。这部分电池也可用普通电池经二极管降压达到所需电压值来代替，但一定要注意寿命。电池必须在通电情况下进行更换，否则数据就会丢失，这一点与常规习惯不同，更换时要注意不产生短路现象。 在电源系统中，还有一个关键的装置，就是控制电压的稳压设备，也时常出现修复问题。 二、控制系统

这里所指的控制系统是指数控装置中信号产生、处理、传输及执行过程所涉及到的单元及各单元的联系手段。 对于数控系统来说，如果有这方面的资料，特别是图纸，那么就好办多了，我们可以认真研读图纸，弄清它的主要电气原理，把一个复杂的系统的大体情况刻划出来，分成各种各样的功能框，然后对每一个功能框的输入、输出信号进行分析，找出各功能框在总体中的地位以及各功能框之间的联系。 大部分数控机床不提供图纸，没有有关硬件的资料，甚至于连芯片的型号也很难查到，在这种情况下维修就十分困难。例如，一个旋转刀库驱动系统有了问题，首先分析故障的可能性，测量驱动板的各部件电压，缩小范围，进行测绘，再分析其工作原理及故障的原因。 伺服系统的维修，比起主板的维修容易些，特别是用模拟量的控制板就更容易。因为大家对伺服系统的原理比较清楚。不论哪个公司的伺服系统，虽然外观不同，但基本模式是相同的，另外这一块的输入输出也是非常清楚的。 最后就是PLC的修理。PLC综合信号来自于NC、外围各种开关信号以及各种逻辑处理器的输出信号。PLC的输出信号用以控制电磁阀、继电器、各种指示器及电机，并把有关的状态反馈给NC。PLC是一个具有相对独立性的独立单元，维修相对方便。 三、独立单元 独立单元是指能够以简单的适配关系与系统中其他部分结合在一起的部分。例如NC系统、外接PLC、伺服单元、电机、转速传感器、光栅系统、脉冲编码器、纸带阅读机、操作面板等。对于一个独立单元应了解它的电源联接，所有输入输出信号线的功能，信号的类型、性质和机床运行中各种状态变化的情况，即掌握其"接口"。就伺服单元而言，它有电源、速度反馈线、设定线、允许信号线、准备完成应答线等等。但是，是伺服系统问题还是其他器件的问题，一个关键参数就是

1简述数控系统的组成及其作用

1简述数控系统的组成及其作用？ 答：数控系统一般有输入、输出装置、数控装置、伺服系统装置和辅助控制装置四部分组成，作用：输入/输出装置的作用是进行数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入、输出。键盘和显示器是任何数控设备都必备的最基本的输入／输出装置。数控装置是数控系统的核心。它由输入／输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成。数控装置的作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各部分进行规定的动作伺服驱动通常由伺服放大器(亦称驱动器、伺服单元)和执行机构等部分组成。在数控机床上，目前一般都采用交流伺服电动机作为执行机构；在先进的高速加工机床上，已经开始使用直线电动机。辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部分之间的控制装置，通过可编程序控制起来实现。 2数控系统的信息流程？ 答：加工程序的处理过程按输入-译码-进给速度处理-插补-位置控制的顺序来完成。 3何为插补？ 答：所谓插补就是指数据密化的过程。在对数控系统输入有限坐标点的情况下，计算机根据线段的特征，运用一定的算法，自动地在这些特征点之间插入一系列的中间点，即所谓数据密化，从而对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个曲线的轨迹运行，以满足加工精度的要求。4CNC装置的工作过程？ 答：CNC装置的工作过程即在硬件的支持下完成软件的过程。包括输入、译码处理、数据处理、插补运算与位置控制、I/O处理、显示和诊断7个环节。 5伺服系统的作用？ 答：驱动伺服系统具有放大控制信号的能力。根据CNC发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控制。 6步进电动机的主要特性？ 答：(1)步距角θs和步距误差Δθs（2）静态转矩和距角特征（3）最大启动转矩Mq(4)最高启动频率fq(5)连续运行的最高工作频率fmax(6)矩频特征。 7交流伺服电动机的调速？ 答：改变磁极对数有级调速通过对定子绕组接线的切换来实现，改变转差率调速对异步电机转差功率的处理而获得的调速方式，变频调速通过平滑改变定子供电电压频率而转速平滑变速的调速方法这种先进的调速方法。 8检查装置的作用和要求？ 答：（1）在机床工作台移动范围内，能满足精度和速度的要求。(2)工作可靠，抗干扰能力强，并能长期保持精度。（3）使用、维护简单方便，成本低。 9PLC的信息交换和PLC的功能？ 答：PLC、CNC、和MT之间的信息交换包括以下四个部分1CNC传送给PLC 2PLC传送给CNC 3PLC传送给MT 4MT传送给PLC 功能：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程

数控系统的基本构成与分类

数控系统 科技名词定义 中文名称：数控系统 英文名称：numerical control system 定义：能按照零件加工程序的数值信息指令进行操纵，使机床完 成工作运动并加工零件的一种操纵系统。 所属学科：机械工程（一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）； 自动化制造系统（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

数控系统是数字操纵系统的简称，英文名称为（Numerical Control System），依照计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或全部数值操纵功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作操纵，它所操纵的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。 目录 数控系统 差不多构成 差不多分类 进展趋势 工作流程 应用举例 SAJ变频器S350应用 数控系统 差不多构成 差不多分类 进展趋势 工作流程 应用举例 SAJ变频器S350应用

展开 数控系统 编辑本段数控系统 是数字操纵系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。 计算机数控（Computerized numerical control,简称CNC）系统是用计算机操纵加工功能，实现数值操纵的系统。CNC系统依照计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或全部数值操纵功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。 CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑操纵器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。 CNC系统的核心是CNC装置。由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑操纵装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于

数控机床组成、工作原理以及特点

数控机床组成、工作原理以及特点 第一节数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，见图2-1。 图2-1数控机床组成 一、控制介质 数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。 在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。在数控机床加工时，控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。

二、数控装置 数控装置是数控机床的核心。其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT 显示器等硬件以及相应的软件组成。数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。它具备的主要功能如下： 1）多轴联动控制。 2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。 3）输入、编辑和修改数控程序功能。 4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。 5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。 6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。 7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。 三、伺服系统 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，它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移量。每个进给运动的执行部件都配有一套伺服系统。伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，它相当于手工操作人员的手，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图样要求的零件。 伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。驱动机床执行机构运动的驱动部件，包括主轴驱动单元（主要是速度控

数控系统的硬件和连接

第一章数控系统的硬件和连接 1.1 系统介绍 系统组成无论是哪个品牌的数控系统一般都是由以下几部分组成的： .CNC控制器 集成式：将显示器、操作键盘、CNC控制器集成在一起 独立式：CNC控制器是独立的一个模块，不跟显示器、 操作键盘在一起 . 驱动器和电机 不同的系统会配置不同型号的电机。一个驱动器带一个电机 工作，双轴驱动器可同时带两个电机工作。 步进系统：步进驱动器驱动步进电机，根据系统的不同电机 又可分为三相（凯恩帝系统）、五相（西门子802S）。 伺服系统：伺服放大器驱动伺服电机。根据系统的不同伺服 电机又可分为模拟的（802C）、数字的（802D以上）。电机 的反馈装置可分为旋转变压器（802C）、脉冲编码器（802D 以上）。电机根据设计的需要分为带键、光轴、带抱闸、不 带抱闸等。 . 电缆 连接CNC控制器到驱动器的电缆为速度给定电缆和位置反 馈值电缆；连接驱动器到电机的电缆为编码器电缆和电机动

力电缆。 1.2 系统的硬件构成 下面两图分别为802S base lise和802C base lise的系统构成

802Se系统可控制2个或3个步进电机和一个变频主轴。步进电机的控制信号为脉冲、方向和使能，步距角为0.36度。 802Ce系统可控制2到3个1FK6×××…伺服进给轴和一个伺服主轴或变频主轴。

1.3 系统的连接 系统的接口布局 一般系统的接口都位于机箱的背面，802Se和802Ce具有不同的接口布置。

电源端子X1 系统的工作电源为直流24V电源，接线端子为X1。 通讯接口RS232-X2 在使用外部PC/PG与802S/Ce进行数据通讯或编写PLC程序时使用RS232接口。电缆的制作图如下： NC和计算机之间的通讯电缆的连接与断开必须在断电状态下进行。

数控机床的组成及基本工作原理

1．2 数控机床的组成及基本工作原理 一、数控机床组成 数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。 1、程序的存储介质，又称程序载体 1)穿孔纸带（过时、淘汰）； 2)盒式磁带（过时、淘汰）； 3)软盘、磁盘、U盘； 4)通信。 2、输人/输出装置 1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）； 2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）； 3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡； 4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)； 5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。 3、CNC单元 CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。 CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。 准备功能：G00,G01,G02,G03, 辅助功能：M03，M04 刀具、进给速度、主轴：T，F，S 4、伺服系统 由驱动器、驱动电机组成，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。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。如三轴联动的机床就有三套驱动系统。 脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。 5、位置反馈系统（检测反馈系统） 伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查内容） 反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。 反馈系统包括半闭环、闭环两种系统。 6、机床的机械部件 1)主运动部件

数控系统的组成

数控系统的组成 SINUMERIK 802C base line 控制软件已经存储在数控部分的Flash—EPROM(闪存)上，Too1box软件工具(调整所用的软件工具)包含在标准的供贷范围内。系统不再需要电池，免维护设计。采用电容防止掉电引起的数据丢失。 1．硬件组成 SINUMERIK 802C base line 硬件部分(见图)有操作面板、背面接口、外接设备3部分组成。集成式操作面板，分为三大区：LCD显示区、NC键盘区、机床控制键盘区(MCP)。 系统背面接口及外接设备有： 1.电源接口，系统使用DC 24v直流电源； 2.熔断器(俗称保险丝)； 3.急停按钮； 4.X7：驱动信号接口； 5.X20：BERO信号接口； 6.X10：手轮信号接口(可连接两只手轮)； 7.X3、X4、X5、X6：编码器接口，连接5V电平的增量式编码器，最大引出线长度为25m； 8.X105、X104、X103、X102、X101、X100：数字信号输入接口，光电隔离； 9.X200、X201数字信号输出接口；10.RS232接口，RS232与计算机连接时是交叉连接，除开地信号，其余全部交叉，即RXD与TXD交叉、RTS与CTS交叉、DTR与DSR交叉。当使用串口隔离器时，由系统到隔离器，由隔离器到计算机均使用交叉线连接；11.D15、S2、S3这些部件是

西门子公司技术人员留用调试接口，如非必要，不要改变这些开关等部件的状态12.塑料插条入口，当系统应用在不同的控制场合时，需更换按键名称，选择相应的话条更换即可。 图硬件组成 2．软件组成 SINUMERIK 802C base line 由以下软件组成： 位于 CNC 中的永久存储器FLASH中的系统软件：①引导软件，把系

数控机床的系统组成及其功能

数控机床的系统组成及其功能 来源:来自互联网发表时间:2006-4-8 浏览次数:896 【字体：大中小】 数字控制机床（ Nuinerically Controllcd Maclline Tool ）简称数控机床，随着电子技术的发展，数控机床采用了计算机数控（ Computerized Nuinerically Control ）系统，因此也称为计算机数控机床或 CNC 机床。 数控机床的系统组成及其功能 一、数控加工的过程 利用数控机床完成零件数控加工的过程如图 l-1 所示．主要内容包括如下 ① 根据零件加工图样进行工艺分析，确定加 l 方案、工艺参数和位移数据， ② 用规定的程序代码和格式编写零件加上程序单：或用自动编程软件，进行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。 ③ 程序的输人或传输。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作，面板输入；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单儿（MCU）。 ④ 将输人／传输到数控单元的加 1 程序，进行试运行、刀具路径模拟等． ⑤ 通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件的加工。 [/align] 二、数控机床的组成及其功能 数控机床一般由数控系统、包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成，如图1-2 所示。

[align=center] ⑴ 控制介质 控制介质又称信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中全部信息。 ⑵ 数控系统 数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由输人装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各类输人／输出接口等组成。主控制系统主要由 CPU 、存储器、控制器等组成。数控系统的主要控制对象是位置、角度、速度等机械量，以及温度、压力、流量等物理量．其控制方式又可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。其中主控制器内的擂补模块就是根据所读入的零件程序，通过译码、编译等处理后，进行相应的刀具轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统的位置、速度反馈信号的比较，从而控制机床各坐标轴的位移。而时序逻辑控制通常由可编程控制器 PI 尤来完成，它根据机床加工过程中各个动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判别，从而控制机床各个部件有条不紊地按顺序工作。 ⑶ 伺服系统 伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节．主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成．伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源．数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动系统的功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动装置带动工作台或刀架运动。 ⑷ 强电控制柜 强电控制柜主要用来安装机床强电控制的各种电气元器件，除了提供数控、伺服等一类弱电控制系统的输入电源，以及各种短路、过载、欠压等电气保护外，主要在 PLC 的输出接口与机床各类辅助装置的电气执行元件之间起桥梁连接作用，控制机床辅助装置的各种交流电动机、液压系统电磁阀或电磁离合器等。此外．它也与机床操作台有关手动按钮连接。强电控制柜由各种中间继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元器件等构成．它与一般普通机床的电气类似，但为了提高对弱电控制系统的抗干扰性，要求各类频繁启动或切换的电动机、接触器等电磁感应器件中均必须并接 RC 阻容吸收器；对各种检测信号的输人均要求用屏蔽电缆连接。 ⑸ 辅助装置 辅助装置主要包括自动换刀装置 ATC ( Automatlc Tool Changer ）、

数控车床的基本组成和工作原理

数控车床的基本组成和工作原理 一、任务描述 了解CAK40100VL的基本组成和工作原理 二、任务准备 （一）、安全文明生产（播放插件） （二）、机床结构和工作原理 1、机床结构 数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。 数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。 ⑵、CNC单元 CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC

单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。 ⑶输入/输出设备 输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入。 输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。 ⑷伺服单元 伺服单元由驱动器、驱动电机组成，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。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。 ⑸驱动装置 驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。 伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。 ⑹可编程控制器 可编程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制，故把称它为可编程逻辑控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器( PMC，Programmable Machine Controller )。PLC己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC 和PLC协调配合，共同完成对数控机床的控制。 ⑺测量反馈装置 测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置，供CNC 装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。 2、工作原理 使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式