(高职)天津中德职院：数控加工技术第三章 计算机数控系统
《机床数控技术(第3版)》第4章数控系统
而在CNC装置的软件中，
主要采用“资源分时共享”
和“时间重叠的流水处理”方法。
1) 资源分时共享法
资源分时共享法就是各任务占用CPU的问题采用循 环轮流和中断优先相结合的办法来解决。
2）时间重叠流水并行处理方法
要是零件加工程序和 刀具补偿参数。输入 方式有操作面板上的 键盘输入、电子手轮 输入、USB接口输入、 RS232C 接 口 输 入 、 DNC接口输入、网络 接口输入等。
2、译码
把程序按一定 的语法规则编译成计算 机能识别的数据形式， 并存放在指定的内存专 用区域。还要进行语法 检查。
3、刀具补偿
4.1 概 述
4.1.1 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。
4.1.2 数控装置的工作过程
1、 输入 输入数控装置主
4.2.1 单CPU硬件结构
1、CPU主要完成控制和运算两方面的任务； 2、单CPU结构的数控装置通常采用总线结构 ； 3、数控装置中的存储器包括只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两种 ； 4、特点：数控装置的所有功能都是通过一个CPU进行集中控制、分时处理来 实现的；该CPU通过总线与存储器、I/O控制元件等各种接口电路相连，构成 数控装置的硬件，结构简单，易于实现；由于只有一个CPU的控制，功能受 字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。
4.2.2 多CPU硬件结构
《数控机床应用技术》教学大纲
4.零件加工与检测
5.总结
学习单元七：先进制造技术
1.超精密加工技术
2.柔性制造系统
教学学时分配表
2、考核方式与成绩评定
（1）.理论基础闭卷笔试；重点检查学生掌握基础知识、基本分析方法和结合实际分析问题、解决问题的能力。
（2）.数控加工项目考核；重点检查学生利用理论知识进行实际应用，项目的工艺制定，编程、调试、加工能力。
（3）.平时个人整体评价；考察平时表现、作业、学习报告和回答问题情况。
重点考核学生的基本素质和职业修养
3、.评价标准：
平时成绩30%；理论试卷考试35%；数控加工项目35%。
高职“数控机床电气系统检修”课程的目标教学
天津中德职业技术学院学报收稿日期：2015-03-18作者简介：曾颖峰（１９７８－），四川工程职业技术学院电气信息工程系讲师，在读博士生。
此文为四川工程职业技术学院教育教学项目（项目编号：GG201422449）的研究成果和四川省2014-2016年高等教育人才培养质量和教学改革项目“高职电力电子技术专业实践教学体系构建的研究与实践”的部分成果。
高职“数控机床电气系统检修”课程的目标教学曾颖峰，邓琦，赖诚（四川工程职业技术学院，四川德阳618000）摘要：高职教育的目的是培养具有职业特色的应用型技能人才。
课程教学对人才质量培养至关重要。
受传统教学模式的影响，现在的教学存在教学目标不清晰、教学设计不合理以及教学效果差等一些共同的问题。
鉴于此，提出了一套基于目标培养的教学模式，将教学目标、教学组织、教学工具以及教师的学习和培养四方面系统地联系在一起，共同为培养目标服务。
在“数控机床电气系统检修”课程教学对该教学模式作了详细的阐述。
关键词：高职教育；目标培养；课程教学中图分类号：G712文献标识码：A 文章编号：2095-8528（2015）04-010-03现阶段，我国已是制造业的大国，数控机床的用量也越来越大，几乎已经成为加工制造的必备“武器”。
数控机床主要由机床本体配备数控系统生产而成。
而数控系统品牌、型号众多，数控机床的保养、维修和改造问题也接踵而来。
由于系统制造商的维修调试人员有限[1]，往往不能及时解决问题，给加工制造成本造成了巨大的经济损失，因此市场急需大量的数控维修专业应用技能型人才。
因此，部分高职学校开设了“数控设备应用与维护”专业，而“数控机床电气系统检修”课程教学对学生的专业技能应用能力培养起着重要作用。
对此，针对目前教学常见的问题与难点，提出了基于目标培养的“数控机床电气系统检修”课程教学。
一、存在的问题1.教学目标不清晰在课程教学中，部分教师在教学过程中缺乏目标意识，课堂教学流于形式，课堂热闹，课外瞎搞，忽略了为什么教，应该教出怎样的结果。
数控机床维修教案
《数控机床维修》教案中德职业技术学院机械工程系目录教案1--------概述2教案2--------数控机床的安装调试2教案3--------数控机床的验收4教案4--------数控机床的调整、主轴部件4教案5--------进给传动部件的调整2教案6--------回转部件、自动换刀装置的调整4教案7--------位置检测装置、床身导轨的调整2教案8--------数控系统发展简介、FANUC-0ib功能介绍2教案9--------FANUC-0ib系统构成、硬件连接4教案10------系统参数与设定4教案11------I/O接口及PMC编程8教案12------ SINU MERIC 840C特点介绍主要功能2教案13----- SINUMERIC 840C系统的结构及各部分的功能4 教案14------ fanuc-0ib系统报警分类及常见故障分析4教案15-----FANUC-0ib常见报警及处理方法8教案16----数控机床的故障诊断及维修技术概述2教案17----利用PLC进行数控机床的故障检测2教案18-----数控系统系统故障的诊断2教案19-----伺服系统的故障及维修技术2教案20-----检测装置的故障及诊断2天津中德职业技术学院教师教案天津中德职业技术学院教案专用纸第一章概述1.数控机床的优点：数控机床集机械制造、计算机、气动、传感检测、液压、光机电技术等一体，其优点：⑴能够进行复杂型面零件的加工，解决工艺难题。
⑵提高生产率⑶具有柔性⑷减轻工人的劳动强度2．我国数控机床的发展现状起步年代：1958开始研制目前生产能力：2001年国内数控机床产量已达1.8万台国产数控系统：⑴华中理工大学华中一型、华中二型⑵北京航天机床数控集团航天一型⑶中科院沈阳计算机所蓝天一型⑷中国珠峰数控公司中华一型3．加强数控维修的意义⑴技术需要⑵市场需要⑶企业的效益需要4．对数控维修人员的要求⑴知识面广⑵良好的系统的培训⑶良好的英语阅读能力⑷敢于实践，通过实践不断总结经验⑸敬业精神⑹持续的学习精神5．本课程的学习任务、要求⑴掌握数控机床安装调试验收的的知识、验收机床精度的方法。
数控系统连接与参数设置
二、SINUMERIK 802D 数控系统的连接
5．PROFIBUS总线的连接 PROFIBUS总线的连接图：
二、SINUMERIK 802D 数控系统的连接
6．802D数控系统接地
PCU、MCP和KB接地 图：
二、SINUMERIK 802D 数控系统的连接
变压器等电器接地图：
三、FANUC 0i 数控系统基本硬件连接
二、SINUMERIK 802D 数控系统的连接
（2）SIMODRIVE 611UE进给伺服系统的接口
1）U1 V1 W1：主控制回路三相电源输入端口 2）X181：1U1-2U1、1V1-2V1、1W1-2W1是工作电源的输入端口，使用时常 常与主电源短接。 3）64：控制使能输入端。该信号同时对所有连接的控制模块有效，该信号取消 时，所有轴的速度给定电压为零，轴以最大的加速度停车，延迟一定的时间后， 脉冲使能取消。 4）63：脉冲使能输入。该信号同时对所有连接的控制模块有效，该信号取消后， 所有控制电动机的驱动电源取消，轴以自由运动的形式停车。 5）48：接触器使能输入。该信号断开时，控制主回路供电的接触器断开。 6）X111：驱动器准备好输出端子。74－73.2（NC触点）、72—73.1（NO触 点）。 加电后，模块无故障时， 72—73.1接通；模块有故障时， 72—73.1断 开。 7）X121：驱动器、电动机过热报警端子。所有的模块过载和连接的电动机过热 都会触发过热报警输出。5.1—5.2（NO触点）、5.1—5.3（NC触点） 8）9/19/R： 9是使能电压（＋24V）；19是使能电压的地；R为模块的报警复位 输入端。 9）X351：设备总线 。为后面连接的模块提供工作电源。
中职统编《数控加工工艺学》系列课件 第一章 数控机床概述(动画版) 云天课件
P.9
二、数控机床的发展及趋势
3．机床结构的发展 (2)新结构的应用 倒立机床 倒立式机床的主轴倒立，采用主轴上下料作为Z向拖板的组成 部分进行工件取放的操作。这样可确保倒立式机床在加工经常变化的批量尺寸及 零件改型时具有极高的灵活性，既可以自动化生产又无需机械手。
没有X轴的加工中心 通过极坐标和笛卡尔直角坐标的转换来实现X轴运动。 主轴由电动机驱动，主轴机构绕Z轴作整体的C轴回转运动，同时又迅速做Y轴 升降运动，这两种运动的合成，就完成了X轴的运动。
聚合物混凝土在机床中的应用
第一节 数控机床的产生与发展
P.6
二、数控机床的发展及趋势
3．机床结构的发展 (1)新结构 箱中箱结构 为了提高刚度和减轻重量，采用框架式箱形结构，将一个框 架式箱形移动部件嵌入另一个框架箱中。 台上台结构 如立式加工中心，为了扩充其工艺功能，常使用双重回转工 作台，即在一个回转工作台上加装另一个(或多个)回转工作台。
一、数控机床的产生及基本概念
1．数控机床的产生
我国第一台数控机床（1958年）
世界第一台数控机床（1952年，美国）
第一节 数控机床的产生与发展
P.2
一、数控机床的产生及基本概念
2．基本概念
数字控制（NC）——借助数字、字符或其他符号对某一工作过程进行可编 程控制的自动化方法。
数控技术——用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。 数控系统——采用数字控制技术的控制系统。 计算机数控系统（CNC）——以计算机为核心的数控系统。 数控机床——采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机 床。
此类产品包括：主轴部件、滚动部件、防护装置、导轨部件、润滑装置、照 明装具存储箱柜和其他配套件等共八类 。对相应提高数控机床的附加值以及市 场的竞争力，有着难以估量的作用。
天津中德职业技术学院
天津中德职业技术学院教师教案课程数控机床维修班级学期上课日期课时 2 累计课时58教师审签课程类型专业课课程名称(章、节)第六章数控机床的故障诊断及维修技术第一节概述教学目的要求了解数控机床故障的分类，培养定位机床故障范围的思维掌握故障的诊断原则和思路。
了解故障的诊断步骤掌握故障的诊断方法，知道在什么环节采用什么样的方法。
教学重点诊断原则和思路、诊断步骤、诊断方法教学难点主要教具、设备、材料多媒体课件数控系统实验台（数控车床、加工中心）课后记详解以上报警的原因及故障查找步骤。
为了提高学习兴趣，和教学效果，教师要设计几个故障让学生动手解决。
第六章数控机床的故障诊断及维修技术第一节概述１．故障的分类根据机床部件、故障性质以及故障原因等对常见故障作如下分类。
⑪按数控机床发生故障的部件分类①主机故障：数控机床的主机部分，主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置常见的主机故障有：因机械安装、调试、实际操作使用不当等引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。
故障表现为传动噪声大，加工精度差，运行阻力大。
②电气故障：分弱电故障和强电故障弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入输出装置等电路, 这部分又有硬件故障与软件故障之分。
硬件故障主要指上述各装置的印刷电路板上的集成电路芯片、分离元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。
强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电器元件以及所组成的电路。
⑫按数控机床发生的故障的性质分类①系统故障：通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度, 工作中的数控机床必然会发生故障。
例如: 液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时, 必然会发生液压系统故障报警使系统断电停机②随机性故障：通常是指数控机床在同样条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。
这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定元器件的质量、操作失误、维护不当以及工作环境影响等因素有关，例如：接插件与连接组件因疏忽未加锁定，印刷电路板上的元件松动变形或焊点虚脱，继电器触点，各类开关触点因污染锈蚀以及直流电动机电刷不良等造成的接触不可靠等。
天津职工工业技术学院天津中德职业技术学院
附件：DMG数控铣床改造一、改造内容：采用SIEMENS 802D SL(S3型)数控系统改造数控铣床1.根据原机床的结构和功能确定数控系统的规格并向西门子公司进行订购。
2.用西门子802DSl（含系统软件的pcu210.3）系统更换原数控系统。
3.用西门子SINAMICS 120系列交流数字伺服单元更换原X、Y、Z轴伺服单元。
4.用1FK7系列交流数字伺服电机更换原伺服电机。
5.设计PLC程序和强电控制装置,设计、制作强电控制盘，更换接触器、继电器。
6.购买变频调速器，采用变频调速控制主轴转速。
主轴换档允许的范围内进行细分。
尽量满足加工使用要求。
（将原改造过的DECKEL FP4TC主轴换档也做相同处理；另外，更换该机床A轴接口）；7.将原有光栅尺与系统相连，实现全闭环控制。
8.数控机床的现场安装调试以及培训。
9.对液压部分进行必要的清洗和检修。
10.更换老化的液压油管。
11.检修机床主轴，检查主轴轴承预加负荷，对主轴轴承重新加注润滑油脂。
12.维修或更换1台DECKEL FP2A数控铣床的集中润滑油泵。
13.恢复1台DECKEL FP2A卧铣功能（原液压油路破损）。
14.保持原有设备半自动换刀功能（包括已改造的DECKEL FP4TC）。
15.对手动操作面板进行全新设计。
注：改造所需更换的各种零部件必须是具有合格证的全新产品；具体技术参数要求附后。
二、改造完成后要达到以下要求1.保证新系统稳定可靠运行。
2.帮助甲方人员了解系统的基本结构和性能，能够操作编程并排除一般故障。
3.向甲方提供电子版资料（光盘）2套、书面资料2套改造厂家资料：机床控制电路图、梯形图、机床操作使用说明书数控系统资料：诊断手册、操作编程手册三、改造升级施工地点：天津市南开区育梁道3号学院院内四、施工周期：合同签订后110天。
（含数控系统订货时间）五、我院负责提供原机床机械、电气技术资料。
六、验收标准及保修要求（详细要求另附）1.按照技术协议双方商定的标准验收。
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第二节、MNC系统的构成
一、概念: 采用微处理器构成的数控装置称为MNC 二、组成: 中央单元(CPU) 总线BUS 存储器(RAM, ROM) I/O接口电路 PLC 主轴单元 速度控制单元等
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三、各部分介绍:
1 CPU; BUS CPU: 由运算器、控制器、内部寄存器构成 衡量CPU的两个因素: 1） 位数 2）速度 作用:对系统内部工件及操作进行统一控制,按照程序 中指令的要求进行各种运算,使系统成为一个有机整体. BUS: 总线,信息公共通路的总称 物理导线分为: 地址总线(DB) 数据总线(AB) 控制总线(CB)
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3 I/O 接口电路:
功能: 外设不能直接与存储器进行通讯,需要通过CPU对 I/O接口的读写操作来完成外设与存储器之间的信 息交换 （1）系统的I/O接口：系统的接口常采用串行接口,其 定义: 通讯的发送方和接受方之间的数据信息的传 输是在单根线上完成的.每次以一个二进制“0”“1” 为最小单位进行传输. 优点:价格便宜,简化通讯设备,可通过电话线进行长距离 传输 缺点:传输速度慢. 协议:为保证数据传输正确,通讯双方遵循某种约定的规 程(异步通讯规程) 以一帧作为一个数据传输单位
一、分类：
1、按微处理器分类； 单微处理器：只有一个CPU、采用集中控制分时方法处理数控的各 个任务。 缺点：① 不易进行功能的扩展和提高。 ② 处理速度低、数控功能差。 多CPU： 单CPU的弥补： 增加浮点协处理器、8086+8087 硬件分担插补 采用全智能化的CRT、PLC部件。 。两个及两个以上的CPU组成的CNC称为多微处理机系统。 。模块分为带CPU的主模块和不带CPU的从模块。 。特点：1、性能价格比高 2、采用模块化结构，良好的适应性和扩展性 3、硬件易于组织规模生产。 4、可靠性高。 返回目录 退出 上一页 下一页
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9针接口 RS232 25针接口 DCD 载波检测 1.保护 地 RXD 接受数据 2.TXD TXD 发送数据 3.RXD DTC 数据终端就绪 4.RTS 信号地 SGD 5.CTS DSR 数据设备就绪 6.DSR RTS 请求发送 7.SGD CTS 清除发送 8.DCD RI 指令结束 20.DTR
多CPU结构分类： 共存储器 以存储器为中心，各模块工作时，通过优先接受使 用请求，使用完成要撤消， 释放存储器。 共总线 以总线为中心，各模块工作时，仅有一个模块可占 用总线，多个请求时由总线仲裁器来裁决。
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2、按照电路板结构分： 1）大板结构： 主电路板是大板，其他电路板是小印刷电 路板，它们插在电路板的插槽内一块构成 CNC装置， FANUC-C,0等 2）模块化结构：控制单元母版框架，各功能模块，软件硬 件的设计成模块化 特点：各功能块功能独立，便于开发同一功能的 系列产品，维修维护方便
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典型接口 ① 输入电路：
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② 输出装置： 继电器输出电路：适用于速度要求不高，但负载电流较大 的场合
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晶体管输出电路：
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③ 光电隔离的作用：
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第 三 节 、 CNC 的 硬 件 结 构
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2 存储器: 作用: ① 存放系统软件,零件程序参数等 ② 存储运算的中间结果 分类:
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RAM(随机存储器) 既可读入也可写出,用来存放 ① 程序 ② 参数 ③中间结果 ①②均应保持。
ROM: 只读存储器， 存放系统软件 又分为: EPROM、E2 ROM、闪存。
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每一帧包含: 起始位,数据位,奇偶校验停止位 格式如下: 信号无传输: 表明线路上无数据传输 起使传输: 发送方任意时刻将线路上的逻辑1状态拉至0,发出 一个空号.表明线路上发送方要传输数据,将接受 方受到空信号开始准备与发送方同步,并希望收到 随后的数据. 数据传输: 表示一个字符或一个代码等 奇偶校验: 保证每一帧传输的正确性 停止位: 可选择1,1.5,2,保证每帧传输时间相等及同步 波特率: 每秒传输的二进制位数: 300,600,1200,2400,4800,9600
第三章 计算机数控系统 第一节、概述
Hale Waihona Puke 第二节、MNC系统的构成第三节、CNC的硬件结构 第四节、 CNC系统软件 第五节、运动轨迹的插补原理
第六节、辅助功能与ＰＬＣ
第七节、进给运动的误差补偿
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第一节 概述
一、基本概念：
1 NC 硬件数控:即由硬件电路来完成插补 的数控动作，出现的年代：1952~1965 2 CNC 计算机数字控制: 由硬件和软件共 同完成数控的功能，具有柔性。 1974年以后
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常用的硬件连接：
加入图片 PC--------------CNC 保护地-------------1 2---------------------2 3---------------------3 5---------------------7
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（2）机床的I/O通道：微机与机床的连接电路： a I/O电路的功能特点：① 传送信息可靠。 ② 进行信息的转换、D/A—A/D。 ③ 抗干扰性。 b I/O控制器构成：I/O接口、光电隔离、信息转换等组成、
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二、构成及各部分的功能：
1、构成
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2、各部分的功能
1）输入装置: 完成程序,参数等信息的输入 MDI 信息载体 2)输出装置: 完成打印,穿孔显示等 3)通信线路: 实现串行通讯及网络功能 4)CNC: 完成与外围设备联系,控制系统各部分功能 5)PLC: 完成机床的顺序控制,换刀,APC等 6)主轴单元: 接受CNC的指令,控制主轴电机的转速及旋向 7)速度单元: 接收CNC 的指令,控制各伺服轴的动作