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《数控原理与系统》第7章__数控机床电气控制系统
第7章 数控机床电气控制系统
有些輔助功能只在本程式段內起作用， 當後續程式段到來時便失效，稱為當前輔 助功能，記為C類，例如M06等。還有一些 輔助功能一旦被執行便一直有效，直至被 注消或被取代為止，稱為保持類輔助功能， 記為H類，例如M10、M11等。對於不同動 作類型的輔助功能，在用邏輯電路或編寫 PLC程式實現時，其處理方法也將不同。
第7章 数控机床电气控制系统
第7章 數控機床電氣控制系統
7.1 概述
7.2 JBK-30型數控系統及其在 CJK0630A車床上的應用
7.3 FAGOR 8025/8030數控系統及 其在CK6150數控車床上的應用
7.4 數控系統中PLC的資訊交換及M、 S、T功能的實現
7.5 數控機床電氣圖的繪製方法 小結
第7章 数控机床电气控制系统
3．T功能 T功能即刀具功能，T代碼後跟隨2～ 5位數字表示要求的刀具號和刀具補償號。 數控機床根據T代碼，通過PLC可以管理刀 庫，自動更換刀具，也就是說根據刀具和 刀具座的編號，可以簡便、可靠地進行選 刀和換刀控制。
第7章 数控机床电气控制系统
7.1.3數控系統中的可編程控制器（PLC） 數控系統輔助控制功能以開關量順序控 制為主，可採用繼電器控制邏輯或可編程序 邏輯控制器（PLC）實現。在一些經濟型的數 控車床和輔助動作比較簡單的數控機床上， 為了簡單起見，其輔助動作的控制常用繼電 器邏輯實現。而在功能比較完善的數控機床 上，其輔助動作的控制邏輯一般都比較複雜， 如果仍使用繼電器實現，則電路的設計和調 試將比較困難，可靠性也差。因此，多數數 控機床都採用可編程控制器（PLC）來完成輔 助運動的控制。
数控技术介绍及应用(ppt 54页)
电机驱动单元接收到 一个脉冲相应旋转一个角度，称为步距角，通过机床传动部件， 使工作台相应产生一个位移量。
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
22.03.2022
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
22.03.2022
第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
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第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
数控ppt课件完整版
contents •数控技术概述•数控机床结构与分类•数控编程基础•数控加工工艺与刀具选择•数控机床操作与维护•数控技术发展趋势与展望目录01数控技术概述数控技术的定义与发展数控技术的定义采用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的技术。
数控技术的发展历程从手动控制到数字控制，经历了多个阶段的发展，包括电子管、晶体管、集成电路、计算机等技术的应用。
数控技术的现状与趋势当前数控技术已经广泛应用于制造业各个领域，未来将继续向智能化、高精度、高效率等方向发展。
数控系统的组成与工作原理数控系统的组成01数控系统的工作原理02数控系统的特点03机械制造领域航空航天领域汽车制造领域其他领域数控技术的应用领域02数控机床结构与分类为确保加工精度和稳定性，数控机床采用高刚度材料和结构。
通过先进的制造工艺和装配技术，实现高精度加工。
采用高性能伺服驱动系统和高速主轴，提高加工效率。
配备自动换刀装置、自动排屑装置等，实现自动化加工。
高刚度高精度高速度高自动化按工艺用途分类按运动方式分类按伺服系统类型分类常见数控机床类型介绍数控车床数控铣床加工中心数控磨床03数控编程基础数控编程的概念是将零件的加工信息，按照数控系统规定的代码和格式，编制成加工程序文件，并输入到数控装置中，由数控装置控制机床进行自动加工的过程。
0203分析零件图样和工艺要求确定加工方案数控编程的步骤01选择合适的数控机床选择合适的刀具、夹具和量具编制加工程序01 02 03机床坐标系工件坐标系用于控制机床的直线插补、圆弧插补等加工动作。
M指令用于控制机床的辅助功能，如换刀、冷却液开/关等。
G指令VSS指令01F指令02T指令03数控编程的常用指令与格式地址符+数字程序段格式一个完整的程序段由若干个字组成，每个字由地址符和数字组成，程序段结束以分号或回车符表示。
04数控加工工艺与刀具选择先进行粗加工，再进行精加工，逐步提高加工精度。
先粗后精原则一次装夹原则工序集中原则基准统一原则尽可能在一次装夹中完成多道工序，减少装夹次数，提高加工效率。
《数控原理与系统》第3章_数控位置检测装置
第3章 数控位置检测装置
3.2 旋轉變壓器
旋轉變壓器是一種角位移測量元件，外 形如圖所示。結構與兩相繞線式非同步電動 機相似，由定子和轉子組成，根據轉子繞組 引出方式不同，分為有刷和無刷兩種結構形 式。
(a) 旋轉變壓器外形圖 (b)有刷旋轉變壓器結構圖 (c) 無刷旋轉變壓器結構圖 圖3.1 旋轉變壓器外形結構圖
第3章 数控位置检测装置
U1 U m sin t
定子
U1 U m sin t
Φ1
U1 U m sin t
Φ1
Φ1
1
பைடு நூலகம்
转子
Φ2
Φ2
Φ2
0
E1 0
1
E1 nU m sin t sin 1
90
E1 nU m sin t
第3章 数控位置检测装置
u 21 k 21U1m sin t sin u 22 k 22U 1m sin t cos
第3章 数控位置检测装置
將勵磁信號和轉子繞組輸出信號送至解碼電 路輸入端，即可得到轉子轉角代碼。日本多摩川 公司推出的解碼電路集成晶片原理如圖3.3所示， 如果圖中usr=0，那麼θ= θrd，即可解碼出轉子轉 角。
旋轉編碼器、圓光柵， 絕對式旋轉編碼器，多極旋轉 旋轉變壓器、圓感應同步 變壓器 器、圓形磁尺 三速圓型感應同步器
直線型
光柵尺、直線型感應 編碼尺、多通道投射光柵， 同步器、磁尺，鐳射干涉 三速直線型感應同步器、絕對 儀 式磁尺
第3章 数控位置检测装置
3.1.3 位置檢測裝置的性能指標
1. 精度：檢測輸出值與實際位置的符合程度。 2. 解析度：可分辨的最小刻度值，一般按加工精度的1／ 3～1／10選取檢測裝置的解析度。 3. 靈敏度：檢測輸出值隨實際位置變化的及時程度。 4. 遲滯：同一實際位置，正行程與反行程的檢測輸出結果 不一致的現象，稱為遲滯，遲滯越小越好。 5. 測量範圍和量程：測量範圍要滿足系統的要求，並留有 餘地。 6. 零漂與溫漂：測量精度隨時間和溫度的變化而變化的現 象。
《数控机床原理》课件
02
数控机床的工作原理
数控装置的工作原理
数控装置是数控机床的指挥中心，它按照输入的程序 指令，经过计算和处理后，输出脉冲信号给伺服系统
，控制机床各部分按规定的动作进行加工。
输标02入题
数控装置主要由输入输出装置、数控装置和主控制装 置组成。
01
03
数控装置根据输入的加工程序进行计算和处理，输出 脉冲信号给伺服系统。
数控机床的环保措施
01
02
03
减少噪音污染
优化机械部件的设计和装 配工艺，降低数控机床运 行时的噪音。
控制废气排放
采用低污染的液压和润滑 系统，减少废气的排放。
废弃物处理
建立废弃物分类处理系统 ，对油污、金属屑等废弃 物进行妥善处理，以减少 对环境的污染。
数控机床的能效管理与节能技术
能源监测与控制
确定加工工艺
根据图纸和加工要求，确定加 工的顺序、刀具、切削参数等
。
建立坐标系
根据工件和机床的实际情况， 建立合适的坐标系，以便描述 刀具的运动轨迹。
编写加工程序
根据加工工艺和坐标系，使用 数控编程语言编写加工程序。
程序调试和优化
在数控机床上对加工程序进行 试运行，检查程序的正确性和 加工效果，根据需要进行调整
通过能源监测系统实时监 测数控机床的能耗情况， 实现能源的有效控制和管 理。
高效传动系统
采用高效传动部件，如高 精度轴承和齿轮，降低机 械损失和能耗。
空调节能技术
合理利用数控机床内部的 空调系统，保持适宜的工 作温度，降低能耗。
感谢您的观看
THANKS
写加工程序；自动编程指利用 CAD/CAM软件，通过计算机辅
助计算和生成加工程序。
机床数控原理及应用--绪论 ppt课件
PPT课件
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五、数控机床的分类
数控机床规格繁多，据不完全统计已有400多个品种规格。可 以按照多种原则来进行分类。但归纳起来，常见的是以下面4种 方法来分类的。
1. 按工艺用途分类 2. 按运动轨迹分类 3. 按伺服系统的控制方式分类 4. 按数控装置分类
PPT课件
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1. 按工艺用途分类
• 一般数控机床：车铣镗钻磨等，功能与通用机床相似；但是可以加工复杂形状的 零件。
滚动部件
刀库和机械手、数控机床的工作原理
数控机床加工零件,首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化 ,用规定的代码和程序格式编写加工程序,然后将所编写的程序指令输 入到机床的数控装置中.数控装置再将程序(代码)进行译码、运算，向 机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动 部件，控制所需要的运动，最后加工出合格零件。
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三、数控机床的组成
常用的伺服元件
步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机
常用的检测元件
编码盘 光栅
磁珊
PPT课件
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三、数控机床的组成
4、机床 早期采用通用车床，现在采用了新的加强刚性、减小热变形、
提高精度等方面的技术使其发生了很大的变化。 目前已模块化生产，分为六大块
数控系统
主轴单元
数控刀架和转台
• 软件控制数控机床（CNC） 主要功能由软件实现，软件模块
扩展
化，便于
PPT课件
30
六、数控机床的特点及优势
（1）采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械结构
1. 设得计到特简化点，传动链较短；
（2）为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高 的 动 态刚度及耐磨性，热变形小；
《数控原理与系统》第9章__典型数控系统
第8章 典型数控系统及应用
பைடு நூலகம்
主印刷電路板（MASTER PCB）
第 7 、 8軸控 制板
第8章 典型数控系统及应用
該系統除了通用的宏程式功能以外， 還增加了定制型用戶宏程式，這樣為用戶 提供了更大的個性化設計的空間。用戶可 以通過編程對顯示幕幕、處理過程控制等 進行編輯，以實現個性化機床的設計。
第8章 典型数控系统及应用
（4）高速高精度的控制 FANUC 0–C數控系統採用了多CPU方式進行 分散處理，實現了高速連續的切削。為了實現在 切削路徑中的高速、高精度，在系統功能中增加 了自動拐角倍率，伺服前饋控制等，大大地減少 了伺服系統的誤差。 對PLC的介面增加了高速M、S、T介面功能， 進一步縮短了執行時間，提高了系統的運行速度。 為了提高系統處理外部數據的速度， FANUC 0–C系統在硬體上增加了遠程緩衝控制， 系統可以實現高速的DNC操作。
第8章 典型数控系统及应用
9.1.2 FANUC 0系列數控系統 1.主要功能特點 FANUC 0系列數控系統分為A型、B型、 C型和D型產品，目前在國內使用較多的是 普及型FANUC 0–D和全功能型FANUC 0–C兩 個子系列，其功能特點如下。
第8章 典型数控系统及应用
第8章 典型数控系统及应用
2.基本構成 FANUC 0系統由數控單元本體，主軸和進給 伺服單元以及相應的主軸電機和進給電機，CRT 顯示器、系統操作面板、機床操作面板，附加的 輸入／輸出介面板（B2），電池盒，手搖脈衝發 生器等部件組成，下麵對它的主要部件的基本配 置做簡要的說明。
第8章 典型数控系统及应用
《数控原理与系统》第1章_绪论
伺服驱动 装置
机 床 本 体 位置 检测 装置
图1.3 数控系统的组成结构
第1章 绪论
1.1.2
數控系統的組成結構
Байду номын сангаас
各組成部分的功能
1. 數控裝置 其功能是從輸入裝置接收零件程式，並對其進行解碼、 插補等處理，最後輸出進給信號和主軸啟/停、刀具選擇等輔助 控制信號。 2. 輸入/輸出裝置 是操縱者和數控裝置間的“人—機”介面，用 來輸入編輯零件程式、操作命令，輸出顯示機床工作狀態、工作 座標等資訊。常見的輸入輸出裝置有：CRT顯示/MDI鍵盤、紙帶 閱讀機、上位電腦等。 3. 伺服驅動裝置 用來把數控裝置輸出的信號進行功率放大，以驅 動伺服電動機拖動機床運動。 4. 機床電氣控制邏輯 用來實現主軸起/停、換刀等輔助控制功能， 並零件程式的執行與這些輔助動作同步。 5. 位置檢測裝置 用來檢測工作臺的實際位置，輸出位置回饋資訊， 實現閉環或半閉環位置控制，提高控制精度。
第1章 绪论
1.2 數控技術的產生和發展
1.2.1 數控技術的產生
數控技術是 20 世紀 40 年代後期為適應複雜外形零件 的加工而發展起來的一種自動化技術，其研究起源於飛 機製造業。1949年美國帕森（Parsons）公司接受美國空 軍委託，研製一種計算控制裝置，用來實現飛機、火箭 等複雜零部件的自動化加工，於是Parsons公司提出了用 數字資訊來控制機床自動加工外形複雜零件的設想，並 與美國麻省理工學院(MIT)伺服機構研究所合作，於1952 年研製成功了世界上第一台數控機床 ---- 三座標立式數 控銑床，可控制銑刀進行連續空間曲面的加工，由此拉 開了數控技術研究的序幕。
0112
微型计算机
数控系统
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节 程序编制的基础知识
四、其他代码(S、T、F) 1． 主轴功能 2． 刀具功能 3． 进给功能 4． 主轴速度和进给速度的其它
表示方法
第一节 程序编制的基础知识
五、程序结构与格式 例: N3 G00 X10 Z10 M03 S650 ; （1） 程序段号:查找、跳转、注意，程序段标号与 程序的执行顺序无关，不管有无括号，程序都是按排 列的先后次序执行。 (2）程序段中的主体部分：主体部分包含了各种控 制信息和数据 （3）结束符: ；、 LF、*
2、辅助功能M指令（开关功能控制-P17表2-4） （1）． 程序停止指令M00、M01和M02 （2）． 主轴转动控制指令M03、M04和M05 （3）． 换刀指令M06 （4）． 冷却液控制指令M07、M08和M09 （5）． 夹紧和松开指令M10和M11 （6）． 改变运动方向指令M15和M16 （7）． 主轴定向停止指令M19 （8）． 纸带结束指令M30 （9）． 互锁旁路指令M31
确定。机床的换刀点，托板的交换点，…这些点在机床上都是固定 点。 （1）机床坐标系: 在数控机床中，为了实现零件的加工，往往需 要控制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区别不同运动 方向。 （2）工件坐标系：程序编制人员在编程时使用的坐标系。在这个 坐标系内编程可以简化坐标计算，减少错误，缩短程序长度。
第二节 数控机床的坐标系统
一.数控机床的坐标轴与运动
直角笛卡尔坐标轴 注意右手螺旋定正负
无论那一种数控机床都规定：Z轴是 平行于主轴中心线的坐标轴。 注意：刀具相对静止工件运动的原则。
第二节 数控机床的坐标系统
第二节 数控机床的坐标系统
图2-5 圆弧插补指令
第二节 数控机床的坐标系统
二.数控机床的坐标系 机床的坐标原点在机床上某一点，是固定不变的，机床出厂已
第二章 数控系统程序输入与通信
第一节 程序编制的基础知识 第二节 数控机床的坐标系统 第三节 信息输入 第四节 数控加工程序的输入 第五节 数控加工程序的预处理 第六节 数控系统的通信接口与网络
第一节 程序编制的基础知识
一、数控编程的概念
编程的内容与步骤
数控编程的过程可以用流程图2-1表示。各环节简 要说明如下：
第二节 数控机床的坐标系统
三.绝对坐标系与相对（增量）坐标系（P20） 在实际的加工中,操作者在机床上装好工件之后要测量该工
件坐标系的原点和基本机床坐标系原点的距离,并把测得的距离 在数控系统中预先设定,这个设定值叫工件零点偏置。
有些数控系统把选用机床坐标系的指令设定为G54—G59， 它是模态代码。需要指出的是,现代机床一般用预置寄存的方法 设定机床坐标系、手工输入方法设置加工坐标系。
第一节 程序编制的基础知识
应用描述: a. 明确加工目的,确定工艺参数 b. 算基点与节点 c. 按规定的程序格式,逐条写程序 d. 程序输入: 键盘、接口 e. 程序校验首件试切 :
● 空刀运动 ● 用笔代刀 ● 大批量生产（试切一件） ● 三维动态显示 好的编程人员,要熟悉 a. 机床结构、性能 b. 数控系统 c. 加工工艺 ※充分发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力
1.输入(MDI、磁盘、DNC接口) 2.零件加工程序的存放形式（P23）
（两区： 零件加工程序存储区：连续存储，不留空隙； 目录区：含程序名称、程序首址、程序终址）
第四节 数控加工程序的输入
零件程序的存储形式—系统内部代码(表2-5)
例：N05 G90 G01 X106 Y-60 F46 M05 LF （与教材中 X100 Y-50 比较）
第一节 程序编制的基础知识
编程方法 1. 手工编程 2. 自动编程 二、数控编程的代码（介绍）
为了满足设计、制造、维修和普及的需要，在输 入代码、坐标系统、加工指令、辅助功能及程序格式 方面，国际上已形成了两个通用的标准
ISO—International Standard Organization EIA—Electronic Industries Association
CRT/MDI(Cathode – reytube/man data input)
第二节 数控机床的坐标系统
2． 对刀点的确定 对刀点也称起刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。
a）对称零件的对刀点选择 b）钻孔加工时的对刀点选择 图2-6 对刀点的选择
第三节 信Leabharlann 输入一.数控系统的信息 数字量:对各坐标轴的运动进行数字控制。如对进给各坐标 轴运动的控制。 开关量:实现辅助功能，如主轴的启停、换向，冷却、润滑 的启停等。
A
X
c）方案3
图2-2 G00指令的运动轨迹
第一节 程序编制的基础知识
（2） 直线插补指令G01
格式： G01 X— Y— F—；
（3） 圆弧插补指令G02、G03
格式：G02（G03）X— Y— I— J— F—；
a）逆圆指令G03
b）顺圆指令G02
图2-3 圆弧插补指令
第一节 程序编制的基础知识
确定 工
数
编写 制备
程
加工 艺
学
程序 控制
序
方案
处
处
清单
介质
检
理
理
验
图2-1 数控编程过程
第一节 程序编制的基础知识
1． 确定加工方案 选择能够实现该方案的适当的机床、刀具、夹具和装夹 方法。 2. 工艺处理 工艺处理包括选择对刀点，确定加工路线和切削用量。 3. 数学处理 数学处理的主要任务就是根据图纸数据求出编程所需的 数据。 4. 编写程序清单 5. 制备介质和程序检验
二.数控系统的信息流程
输入
存储
译码 刀具补偿 进给速度处理
插补 I/O处理 位置控制
第四节 数控加工程序的输入
一、数控加工程序输入方式及特点：
NC 输入方式：（早期纸带输入、内存小）---输入一条就执行一条 CNC输入方式：（磁盘、DNC接口、内存大）--一次性读入分段执行
特点： （P22）
二、数控加工程序的输入：
第一节 程序编制的基础知识
三、准备功能G代码和辅助功能M代码 1.准备功能G指令 （共有100种，分模态与非模态—P16表2-2） 常用的G指令有： (1)． 快速点定位指令G00 格式为： G00 X— Y—； 三种可能的路径：
第一节 程序编制的基础知识
Y
Y
B
B
Y
B
A
X
a）方案1
A X
b）方案2