数控系统组成、原理与维修
数控机床各组成部分结构及控制原理
1．插补周期的选择
T的选择非常重要 基本思想：采用时间分割的思想，根据编程给定的进 给速度F将轮廓曲线分割为相等的插补周期T的进给段， 即轮廓步长ΔL，ΔL＝F.T
2．插补运算时间
T必须大于插补运算时间和CPU执行其他实时任务所 需的时间之和
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3．位置反馈采样周期
插补运算结果是供位置采样周期使用的各坐标轴的 位置增量值，因此，采样周期TF通常＝T，或者T 是TF的整数倍。T=8ms ，TF＝4ms
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2．4 数控机床的进给伺服系统
伺服系统的特点
1. 伺服系统的运动来源于偏差信号 偏差：指令信号与反馈信号的比较
2. 伺服系统必须有负反馈回路 3. 伺服系统始终处于过渡过程状态 4. 伺服系统必须具有力（力矩）放大作用
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伺服系统的基本要求
位移精度要高 定位精度高 稳定性好 动态响应快 调速范围宽 低速大转矩
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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❖ 4. 举例
❖ 若加工第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。按逐点 比较法进行插补计算，并作出插补轨迹图。
1. 调速范围宽而有良好的稳定性，低速 时要求速度平稳；
2. 负载特性硬，即使在低速时，有足够 的
负载能力，反应速度快； 3. 可频繁地起、停、换向等。
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2．4．2 开环进给伺服系统
一、工作原理： ❖ 组成部分：驱动控制环节、执行元件 ❖ 驱动控制环节的任务：是将指令脉冲
转化为执行元件所需的信号 ❖ 步进电机的任务：是将（处理过的指
数控系统的组成及工作原理
数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统，分别采用交、直流主轴电动机、伺 服电动机驱动，这两类电动机调速范围大，并可无级调速，因此使主轴箱、进 给变速及传动系统大为简化，箱体结构简单，齿轮。轴承和轴类零件数量大为 减少甚至不用齿轮，由电动机直接带动主轴或进给丝杠。
4、高传动效率和无间隙传动装置
数控机床在高进给速度下，工作要求平稳，并有高定位精度。因此，对进 给系统中的机械传动装置和元件要求具有高寿命、高刚度、无间隙、高灵 敏度和低摩擦阻力的特点。目前，数控机床进给驱动系统中常用的机械装 置主要有3种：滚珠丝杠副、静压蜗杆——蜗母条机构和预加载荷双齿轮－ 齿条。
机床基础部件又叫机床大件，通常是指床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作 台等。它是整台机床的基础和框架。机床的其他零、部件，或者固定在基础件 上，或者工作时在它的导轨上运动。
数控机床机械结构的主要特点
1、高刚度和高抗振性
机床刚度时机床的性能之一，它反映了机床结构抵抗变形的能力。 提高数控机床结构刚度的措施 1）提高机床构件的静刚度和固有频率 改善薄弱环节的结构或布局，以 减少所承受的弯曲载荷和转矩负载。 2）改善机床结构的阻尼特性 3）用新材料和钢板焊接结构 2、减少机床的热变形的影响 3、驱动系统机械结构简化
分辨率是指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。 数控装置每发出一个脉冲，反映到机床坐标轴上的位移量，通常称为脉冲当量
3、效率指标 1）最高主轴转速和最大加速度
2）最大快移速度 4、可靠性指标
1）平均无故障工作时间 2）平均修复时间 3）固有可用度
二、数控机床的功能 1、控制功能
2、插补功能 3、准备功能 4、进给功能
数控机床的工作原理
数控机床加工工件，首先要将被加工工件的几何信息和工艺信息数字化，用 规定的代码格式编写加工程序，并储存到程序载体，然后用相应的输入装置 将所编的程序指令输入到CNC单元，CNC单元将程序译码、运算之后，向机 床各个坐标的伺服系统和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件， 并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的工件
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。
数控系统(CNC系统)
参考资料：/%C5%C9%BF%CB652/blog/item/040742fc5ab3e50eb17e c577.html一、ＣＮＣ系统的基本构成ＣＮＣ系统是一种用计算机执行其存储器内的程序来实现部分或全部数控功能的数字控制系统。
由于采用了计算机，使许多过去难以实现的功能可以通过软件来实现，大大提高了ＣＮＣ系统的性能和可靠性。
ＣＮＣ系统的控制过程是根据输入的信息，进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。
ＣＮＣ系统由硬件和软件组成，软件和硬件各有不同的特点。
软件设计灵活，适应性强，但处理速度慢；硬件处理速度快，但成本高。
ＣＮＣ的工作是在硬件的支持下，由软件来实现部分或大部分的数控功能。
二、ＣＮＣ系统的硬件结构ＣＮＣ系统的硬件结构可分为单微处理器结构和多微处理器结构两大类。
早期的ＣＮＣ系统和现有的一些经济型ＣＮＣ系统采用单微处理器结构。
随着ＣＮＣ系统功能的增加，机床切削速度的提高，单微处理器结构已不能满足要求，因此许多ＣＮＣ系统采用了多微处理器结构，以适应机床向高精度、高速度和智能化方向的发展，以及适应计算机网络化及形成ＦＭＳ和ＣＩＭＳ的更高要求，使ＣＮＣ系统向更高层次发展。
１．单微处理器结构图６－３ＣＮＣ系统硬件的组成框图所谓单微处理器结构，即采用一个微处理器来集中控制，分时处理ＣＮＣ系统的各个任务。
某些ＣＮＣ系统虽然采用了两个以上的微处理器，但能够控制系统总线的只是其中的一个微处理器，它占有总线资源，其他微处理器作为专用的智能部件，不能控制系统总线，也不能访问存储器，是一种主从结构，故也被归入单微处理器结构中。
单微处理器结构的ＣＮＣ系统由计算机部分（ＣＰＵ及存储器）、位置控制部分、数据输入／输出等各种接口及外围设备组成。
ＣＮＣ系统硬件的组成框图可参见图６－３。
（１）计算机部分计算机部分由微处理器ＣＰＵ及存储器（ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ）等组成。
微处理器执行系统程序，首先读取加工程序，对加工程序段进行译码、预处理计算等，然后根据处理后得到的指令，对该加工程序段进行实时插补和对机床进行位置伺服控制；它还将辅助动作指令通过可编程控制器（ＰＬＣ）发给机床，同时接收由ＰＬＣ返回的机床各部分信息并予以处理，以决定下一步的操作。
数控系统的结构和工作原理
伺服放大器，则再从COP10A 到 COP10B。 FANUC 0iC I/O：I/O Link NC上的口为JD1A， 接I/O单元上JD1B，如再有一个I/O单元，从上一
单元JD1A接至下一个单元JD1B。CB104— CB107为4根扁平电缆,每根50芯,通向机床面板和
机床
FSSB和I/O Link体现 FANUC 公司硬件结构思想, 主运动信息和辅助运动信息分离
四、SIEMENS（西门子）802D系统结构
一、数控系统主要部件
数控控制器 伺服（主轴）放大器、电机（反馈） I/O装置 机床
二、数控机床装配过程
1、机床厂选型购置 2、电器、机械连接 3、PLC编程（辅助功能） 4、参数确定（主运动） 5、联调
三、FANUC 0iC 系统的结构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
FSSB 主运动信息
I/O Link 辅助运动信息
数控机床系统故障诊断与维修
数控机床系统故障诊断与维修摘要：本文主要介绍了数控机床系统故障诊断与维修相关的知识。
首先，介绍了数控机床的基本概念和应用领域。
然后，探讨了数控机床系统的结构和工作原理，重点介绍了数控系统的主要组成部分。
接着，讨论了数控机床故障的分类和诊断方法。
最后，介绍了数控机床故障维修的基本步骤和注意事项。
关键词：数控机床；系统结构；故障分类；诊断方法；维修步骤正文：一、数控机床的基本概念和应用领域数控机床是一种利用数字控制技术实现数控运动的机床，它可以实现高精度、高效率、高自动化的加工过程。
数控机床广泛应用于航空航天、汽车、电子、微电子、光学等制造领域，成为现代工业生产的重要装备之一。
二、数控机床系统的结构和工作原理数控机床系统主要由数控系统、电气系统、机械系统、液压系统组成。
其中，数控系统是整个系统的核心，它控制着机床的运动、加工和现场控制等操作。
电气系统负责调节机床的电气信号和电动机的转速、转向等参数。
机械系统则是机床的机械部分，包括工作台、主轴、进给机构等。
液压系统主要是用来控制机床液压元件的工作。
三、数控机床故障的分类和诊断方法数控机床的故障分类主要包括电气故障、机械故障、液压故障、数控系统故障等。
诊断方法一般分为四个步骤：信息采集、现象分析、故障定位、原因分析。
四、数控机床故障维修的基本步骤和注意事项数控机床故障维修一般分为五个步骤：现场查看、设备检查、故障排除、恢复正常加工、故障分析。
在进行维修时，需要注意安全措施、操作规程、使用工具等，以避免二次故障的发生。
综上所述，数控机床系统故障诊断与维修是数控技术应用过程中不可避免的一部分，只有熟练掌握故障诊断和维修技巧，才能更好地保障生产效率和质量，为工业现代化做出积极贡献。
五、数控机床系统故障维修的总结与展望数控机床作为现代制造业的重要装备，已成为实现高精度、高效率、高自动化生产的关键技术。
然而，由于其复杂的结构和工作原理，故障和维修也成为了其使用和维护过程中难以避免的问题。
数控车床控制技术与机床维修（3篇）
数控车床控制技术与机床维修1. 引言数控车床是机械加工领域中的一种重要设备，通过计算机控制来完成零件加工。
数控车床的控制技术和机床的维修是数控车床的两个重要方面。
本文将探讨数控车床控制技术的原理和机床的维修方法。
2. 数控车床控制技术数控车床的控制技术基于计算机数控系统，主要包括硬件控制部分和软件控制部分。
2.1 硬件控制部分硬件控制部分包括数控系统，伺服系统和传感器。
数控系统是整个数控车床控制的核心，它负责接收计算机指令，解析指令，并将指令转换为信号发送给伺服系统和传感器。
伺服系统是用来控制刀具和工件运动的，它接收数控系统发送的信号，通过驱动电机控制刀具和工件的运动。
传感器用来获得加工过程中的信息，如刀具位置、工件尺寸等，以便数控系统做出相应的控制。
2.2 软件控制部分软件控制部分主要包括数控编程和数控操作。
数控编程是将工件加工的要求通过一定的编程语言转化为机床能够识别和执行的指令序列，包括插补计算、速度规划和轨迹生成等。
数控操作是根据加工要求，使用数控系统对数控车床进行操作和监控。
3. 机床维修机床维修是确保数控车床正常运行和保持其性能的重要工作。
机床维修主要包括故障诊断、故障处理和预防性维护等。
3.1 故障诊断当数控车床出现故障时，首先需要进行故障诊断。
故障诊断包括识别故障现象、收集故障信息、分析故障原因和确定故障位置等。
常见的故障类型包括硬件故障和软件故障，如控制系统故障、伺服系统故障、传感器故障等。
3.2 故障处理故障处理是根据故障诊断结果，采取相应的措施修复故障。
对于硬件故障，可以进行零部件更换或修复；对于软件故障，可以进行系统重启或升级。
3.3 预防性维护为了减少故障发生的可能性和延长机床的使用寿命，需要进行定期的预防性维护。
预防性维护包括清洁和润滑机床、紧固螺丝、检查电气连接等。
另外，还需要根据机床的使用情况，定期进行校准和调整。
4. 结论数控车床的控制技术和机床的维修是数控车床运行和保持性能的重要方面。
数控系统基本组成课件
求信号以获取所需要的数据，从而完成某一辅助功能，
该结构称为主从结构，也可归为单机结构。
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多微处理器系统的组成
多微处理器系统的CNC装置中有两个或两个 以上带CPU的功能部件可对系统资源（存储器、 总线）有控制权和使用权。它们又分为多主结 构和分布式结构。多主结构是指带CPU的功能 部件之间采用紧耦合方式联结, 有集中的操作 系统用总线仲裁器解决总线争用通过公共存储 器交换系统信息。
.
.
.
手摇脉冲发生 器
.
⑶通信接口
通常数控系统均具有标准的RS232C串行
通信接口, 因此与外设以及上级计算机连
接很方便。
.
⑷进给轴控制接口
实现进给轴的位置控制包括三方面 的内容: 进给速度控制、插补运算和 位置闭环控制。插补方法分为基准脉 冲法与数据采式提供给位置控制单元，这种插 补方法进给速度与控制精度较低，主
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⑶速度控制程序
速度控制程序根据给定的速度值控制插补 运算的频率, 以保预定的进给速度。在速度变 化较大时, 需要进行自动加减速控制, 以避免因 速度突变而造成驱动系统失步。
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⑷管理程序
管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算 等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。管理程 序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中 断进行处理。
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3. 多微处理机CNC装置的典型结构
（1）共享总线结构 （2）共享存储器结构
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数控软件的特点及关键技术
1.多任务与并行处理技术
（1）. 数控装置的多任务性
图4-11 数控装置的任务及分类框图
.
这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如: （1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解
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• 专用计算机数控按组成装置的电路板的结 构特点可分为大板式结构和模块化结构两 类，按装置内的微处理器()数量可分为单 微处理器和多微处理器结构两类。
单微处理器结构具有如下特点。
①结构简单，容易实现。 ②处理器通过总线与各个控制单元 相连，完成信息交换。 ③由于只用一个微处理器来集中控 制，其功 能受到微处理器字长、数 据宽度、寻址功能和运算速度等因 素的限制；由于插补等功能由软件 来实现，因此，数控功能的实现与 处理速度成为一对矛盾。
3．通用组成的数控体系结构
• 基于通用的数控系统可以充分利用的软硬件资 源，减轻设计任务；可充分利用计算机工业所 提供的先进技术，方便地实现产品的更新换代； 良好的人机界面便于操作；开放性体系结构便 于在工厂环境内集成；由于有更多的硬件供选 择，的成本对于用户来说非常灵活。
2.3 数控系统软件
一、的软件结构类型 软件结构取决于系统中的软件和硬件的分工，也取 决于软件本身的工作性质。在信息处理方面，软件 和硬件在逻辑上是等价的，有些由硬件能完成的工 作在原则上也能由软件完成。 系统是一个实时的计算机控制系统，其数控功能是 由各种功能子程序实现的。不同的系统软件结构对 这些子程序的安排方式不同，管理方式也不同。在 单的数控系统中，常采用前后台型的软件结构和中 断型软件结构。
2.2 数控系统硬件
• 一、 的硬件构成 • 计算机部分 • 电源部分 • 面板接口和显示接口 • 开关量接口 • 内装型部分 • 伺服输出和位置反馈接口 • 主轴控制接口 • 外设接口
二、 的体系结构
• 装置从所使用的计算机类型来看，有专用 计算机数控装置(简称专机数控)和通用个 人计算机数控装置(简称数控)两种结构。
1．操作面板 2．输入／输出装置 3．计算机数控装置(装置) 4．伺服单元 5．驱动装置 6．可编程逻辑控制器()
机 床 I/O 电 路 和装置
操作 面板
键盘
输入 输出 装置
PLC
计算 机 数控 装置
主轴伺服 单元
进给伺服 单元
测量装置
主轴驱动 装置
进给驱动 装置
机床
主进辅 运给助 动传控 机动制 构机机 构构
2．开放式数控体系结构
• 特点 ： • ①以分布式控制的原则，采用系统、子系统和模块分级
式的控制结构。 • ②根据需要可实现重构、编辑，以便实现多种用途。在
开放式体系结构中，各模块相互独立，在此平台上，系 统生产厂、机床厂及最 • 终用户都可很容易地把一些专用功能和其他有个性的模 块加入其中。 • ③要具有一种较好的通信和接口协议，以便各相对独立 的功能模块通过通信实现信息交换，通过信息交换来满 足实时控制的要求。
2．的工作方式
• 的基本工作方式是顺序执行用户程序，每一时 刻执行一条指令，由于相对于外部电气信号有 足够的执行速度，从宏观上看是实时响应的。 对用户程序的执行一般有循环扫描和定时扫描 两种，扫描过程分为三个阶段，即输入采样阶 段、程序执行阶段和输出刷新阶段，
二、的分类
• (1)内装型。 • (2)独立式。
• 1．前后台型软件结构
2．中断型软件结构
• 中断型软件结构除了初始化程序之外，整个系 统软件的各种任务模块被分别安排在不同级别 的中断程序中，整个软件就是一个大的中断系 统。其管理的功能主要通过各级中断服务程序 之间的相互通信来解决。
• 中断优先级共8级，0级最低，7级最高，除了 第4级为硬件中断完成报警功能外，其余均为 软件中断。
数控机床 数控系统结构与维修
第二章数控机床数控系统 结构与维修
2.1 数控系统组成与原理 2.2 数控系统硬件 2.3 数控系统软件 2.4 可编程控制器() 2.5 数控机床检测装置 2.6 伺服驱动系统 2.7 数控系统诊断技术及维修
第二章 机床数控系统结构与维修
2.1 数控系统组成与原理
一、 系统组成
①系统管理。 ②操作指令处理。 ③零件程序的编辑。 ④零件程序的输入、解释与执行。 ⑤系统状态显示。 ⑥手动数据输入。 ⑦故障报警和诊断。
三、 计算机数控装置的接口
• 计算机数控装置(以下简称数控装置)的 接口是数控装置与数控系统的功能部件 (主轴模块、进给伺服模块、模块等)和 机床进行信息传递、交换和控制的端口， 称之为接口。
接口电路的主要任务：
• (1)进行电平转换和功率放大。
• (2)提高数控装置的抗干扰性能，防止外界的 电磁干扰噪声引起误动作。
• (3)输入接口接收机床操作面板的各开关信号、 按钮信号，机床上的各种限位开关信号以及数 控系统各个功能模块的运行状态信号，若输入 的是触点输入信号，要消除其振动。
• (4)输出接口是将各种机床工作状态灯的信息 送至机床操作面板上显示，将控制机床辅助动 作信号送至电柜，从而控制机床主轴单元、刀 库单元、液压单元、冷却单元等的继电触器。
二、系统软硬件的界面
图2-8 三种典型系统的软硬件界面
三、控制软件的特点
• 1．多任务并行处理 • 2．实时中断处理
2.4 可编程控制器()
• 一、的基本组成与工作方式 • 1．的基本组成 • 实质是一种专用计算机，它的组成形式基本上
与微机相同，主要包括微处理器()、存储器、 用户输入／输出部分、输入／输出扩展接口、 外围设备以及电源等。对于内装型、、存储器、 外围设备、电源等部分一般与装置共用。如图 2-9所示为可编程控制器基本组成框图。
图2-1 计算机数控系统的组成框图
二、 系统的基本原理
• 系统的生产厂家编制好控制软件(也称为 系统程序)后，要把它固化在()中，系统 接上电源后即自动由按照此固化的程序 运行。使用机床加工时，首先要编制好 零件程序，而零件程序的解释与具体执 行则要由系统程序来完成。
的控制软件主要完成如下基本任务
(1)内装型。
(2)独立式
图2-12独立型的系统
图2-13独立型的功能结构
2.5 数控机床检ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ装置
一、编码器(码盘) 编码器又称编码盘或码盘，是一种旋转式
测量元件，通常安装在被检测轴上，随 被测轴一起转动，可将被测轴的机械角 位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代 码形式。它具有精度高、结构紧凑和工 作可靠等优点，常在半闭环伺服系统中 作为角位移数字式检测元件。