《數(shù)控維修技術(shù)》任務(wù)一數(shù)控系統(tǒng)認(rèn)識(shí)《數(shù)控維修技術(shù)》知識(shí)目標(biāo)掌握數(shù)控機(jī)床的組成熟悉常用的數(shù)控系統(tǒng)掌握數(shù)控系統(tǒng)的功能掌握數(shù)控系統(tǒng)的組成與各部分的作用技能目標(biāo)熟悉常用的數(shù)控系統(tǒng)掌握數(shù)控系統(tǒng)的組成與各部分的作用教學(xué)目標(biāo)《數(shù)控維修技術(shù)》課程說明數(shù)控機(jī)床既是一個(gè)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，也是生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的必備工具。數(shù)控機(jī)床涉及到機(jī)電類專業(yè)幾乎所有的專業(yè)知識(shí)。本門《數(shù)控維修技術(shù)》課程，是數(shù)控技術(shù)和機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的必修課，也是學(xué)院重點(diǎn)建設(shè)的一門課程。通過本門課程的學(xué)習(xí)，既可以使大家對幾年來學(xué)習(xí)的知識(shí)和技能進(jìn)行一次總結(jié)，也可以為大家進(jìn)入企業(yè)工作打下必要的基礎(chǔ)。本門課程分為機(jī)械和電氣兩部分。機(jī)械部分主要是數(shù)控機(jī)床本體部分（32學(xué)時(shí)），電氣部分主要是數(shù)控系統(tǒng)部分（64學(xué)時(shí)）。機(jī)械部分由豐崇友/金成孝老師教學(xué)，電氣部分由本人負(fù)責(zé)。學(xué)習(xí)本課程的目的是要認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床，熟悉常用的數(shù)控系統(tǒng)，能根據(jù)圖紙組裝、調(diào)試、操作及維護(hù)數(shù)控機(jī)床，并能排除數(shù)控機(jī)床的一般故障?！稊?shù)控維修技術(shù)》前言1．機(jī)械制造2．機(jī)械制造的一般過程3．機(jī)械制造的基本環(huán)節(jié)4．現(xiàn)代加工中的新事物《數(shù)控維修技術(shù)》1．機(jī)械制造在人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，廣泛使用各種機(jī)電產(chǎn)品，大到飛機(jī)、汽車，小到鬧鐘、手機(jī)。盡管這些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和用途各不相同，但是其中都包含各種機(jī)械和電子元件。這些機(jī)械、電子元件的誕生過程都離不開機(jī)械制造這一環(huán)節(jié)?！稊?shù)控維修技術(shù)》2．機(jī)械制造的一般過程包括零件的生產(chǎn)過程和零件的裝配過程。零件的生產(chǎn)過程一般要經(jīng)歷選材、制造毛坯、預(yù)先熱處理、機(jī)械加工、最終熱處理和檢驗(yàn)的基本環(huán)節(jié)。零件的裝配過程是整個(gè)機(jī)械制造過程中的最后階段，它是決定機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。裝配又包括分裝與總裝。分裝就是根據(jù)功能的不同將零件裝配為部件，總裝就是將部件裝配為整機(jī)?！稊?shù)控維修技術(shù)》3．機(jī)械制造的基本環(huán)節(jié)包括毛坯的制造和機(jī)械加工兩個(gè)環(huán)節(jié)。機(jī)械制造的核心是產(chǎn)品的質(zhì)量和精度。毛坯成型后還特別粗糙，接下來的加工環(huán)節(jié)將對其精雕細(xì)琢，去除多余材料，最后得到理想的產(chǎn)品。機(jī)械加工分為傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代方法。傳統(tǒng)加工方法采用的主要設(shè)備是普通機(jī)床、半自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床，主要靠經(jīng)驗(yàn)，精度低，加工環(huán)節(jié)多，效率低；現(xiàn)代加工方法采用的數(shù)控機(jī)床和加工中心，采用機(jī)電一體化技術(shù)，精度高，工序集中，效率高。即現(xiàn)代加工方法具有高自動(dòng)化、高精度、高效率的“三高”特點(diǎn)?！稊?shù)控維修技術(shù)》4．現(xiàn)代加工中的新事物新材料：現(xiàn)代加工中不再倚重金屬材料，陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料的應(yīng)用日益廣泛，其優(yōu)良的性能逐步被人們所接受；新能源：除了傳統(tǒng)的電能外，電化學(xué)能用于電火花加工，激光用于切割以及超聲波用于探傷等；新技術(shù)：ＣＡＤ計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，CAM計(jì)算機(jī)輔助制造主要用于數(shù)控加工，ＣＡＤ／ＣＡＭ主要用于模具設(shè)計(jì)和制造，是現(xiàn)代機(jī)械制造發(fā)展的新方向。新設(shè)備：現(xiàn)代制造中最突出的特點(diǎn)是高新能的數(shù)控機(jī)床取代了普通機(jī)床，大大提高了生產(chǎn)效率。使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，當(dāng)改變加工零件，只需要改變數(shù)控程序，而不需要更換太多的機(jī)械硬件，因此生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。同時(shí)數(shù)控機(jī)床本身的精度高，還可以用軟件進(jìn)行精度校正和補(bǔ)償，又能在自動(dòng)加工中避免人為的誤差，因此加工精度高，且質(zhì)量穩(wěn)定?！稊?shù)控維修技術(shù)》一、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床終究還是一臺(tái)機(jī)床。它是一種裝有程序控制系統(tǒng)即數(shù)控系統(tǒng)（NC）的機(jī)床，主要由數(shù)控裝置、可編程序控制器、伺服裝置、位置反饋裝置和機(jī)床主機(jī)構(gòu)成。數(shù)控裝置可編程序控制器機(jī)床主機(jī)

伺服裝置位置反饋裝置《數(shù)控維修技術(shù)》現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)作為控制核心,所以已稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)。數(shù)控裝置（CNC）、可編程序控制器（PLC）、進(jìn)給伺服裝置及主軸控制裝置等統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的核心：數(shù)控裝置（CNC）控制對象：機(jī)床控制的依據(jù)：加工程序執(zhí)行機(jī)構(gòu)：伺服驅(qū)動(dòng)裝置反饋機(jī)構(gòu)：位置反饋。綜上所述：數(shù)控機(jī)床=機(jī)床本體+數(shù)控系統(tǒng)。即數(shù)控機(jī)床是一個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品。對于數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠商來說，機(jī)床本體由其自身生產(chǎn)制造，數(shù)控系統(tǒng)外購?！稊?shù)控維修技術(shù)》1、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床本體即數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)。早期的數(shù)控機(jī)床主要是對機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了革新和改造，其外形和結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床基本相同?！稊?shù)控維修技術(shù)》目前的數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)已具有獨(dú)特性主要由以下幾部分組成：主傳動(dòng)系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)床基礎(chǔ)件（大件）：包括床身、底座、立柱、滑座、工作臺(tái)等，是整臺(tái)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。它的功用是支承機(jī)床本體的其它零部件并保證這些零部件在工作時(shí)或者固定在基礎(chǔ)件上，或者在他的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。輔助裝置：包括液壓、氣動(dòng)、潤滑、冷卻、排屑等系統(tǒng)和裝置。刀庫、刀架及自動(dòng)換刀裝置自動(dòng)托盤交換裝置實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件，如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。特殊功能裝置，如刀具破損檢測、精度檢測和監(jiān)控裝置。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)一般由機(jī)床生產(chǎn)廠家生產(chǎn)制造?！稊?shù)控維修技術(shù)》2、數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的電氣部分。它包括數(shù)控裝置（CNC）、可編程序控制器（PLC）、進(jìn)給伺服裝置及主軸控制裝置等?！稊?shù)控維修技術(shù)》二、常用的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床配置的數(shù)控系統(tǒng)品牌繁多，性能和結(jié)構(gòu)也不盡相同。日本法拉克（FANUC）德國西門子（SIEMENS）是世界上主要的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家。此外還有西班牙FAGOR公司，德國HEIDENHAIN公司，法國NUM公司等。近幾年我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅速，國內(nèi)一些數(shù)控產(chǎn)品也占有一定的市場份額，如華中數(shù)控系統(tǒng)，廣州數(shù)控系統(tǒng)，北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)公司等。還有就是臺(tái)灣地區(qū)的數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)也有一定的市場份額?！稊?shù)控維修技術(shù)》FANUC（發(fā)那科）數(shù)控系統(tǒng)簡介●它是日本的產(chǎn)品，自20世紀(jì)50年代以來，已經(jīng)開發(fā)出了40多種數(shù)控系統(tǒng)，有F0、F10、F11、F15、F16等系列，每個(gè)系列又有多種可選擇的功能，適用于多種機(jī)床?！窠Y(jié)構(gòu)上，已由大板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為模塊化結(jié)構(gòu)，電路板多用多層板和高密度表面安裝技術(shù)（SMT），使用專用大規(guī)模集成電路（LSI）芯片。●LSI包括：總線仲裁控制器（BAC），輸入輸出控制（IOC），位置控制MB87103。MB87103包括了數(shù)字計(jì)分法插補(bǔ)（DDA）、誤差寄存器、基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器、脈寬調(diào)制和檢測倍率等?！馦AP接口可實(shí)現(xiàn)與上級(jí)控制單元或計(jì)算機(jī)通訊?！裼械腇ANUC數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷采用了“專家系統(tǒng)”?！衲壳爸魍飘a(chǎn)品為0i系列，16/18/21系列，30/31/32系列?！稊?shù)控維修技術(shù)》FANUC（發(fā)那科）F0系列簡介-F0系列是多CPU系統(tǒng)。F0A、F0B、F0C系列的主CPU分別是80186、80286、80386，內(nèi)置可編程序控制器（PMC）的CPU為8086。F0C是F0系列中的高檔產(chǎn)品，除了有標(biāo)準(zhǔn)的串行口（RS-232）外，還增加了高速串行通訊的遠(yuǎn)程緩沖器，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的分布式直接控制?！稊?shù)控維修技術(shù)》FANUC（發(fā)那科）F0系列簡介-F0系列適合于中小型數(shù)控機(jī)床。-F0MA/MB/MEA/MC用于加工中心、鏜銑床。（M——加工中心、鏜銑床）-F0MF是對話型數(shù)控。（F——對話型）-F0TA/TB/TEA/TC適用于車床。（T——車床）-F0T0/TF是適用于車床的對話型裝置。-F0TTA/TTB/TTC適用于主軸雙刀架或兩主軸雙刀架的四軸車床。-F0GA/GB適用于磨床。（G——磨床）-F0PB用于回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)?！稊?shù)控維修技術(shù)》三、數(shù)控系統(tǒng)的功能數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的控制和指揮中心，機(jī)床的各個(gè)執(zhí)行部件都在數(shù)控系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下有條不紊的工作，自動(dòng)地按給定程序進(jìn)行零件的加工。數(shù)控系統(tǒng)有兩種不同的類型，一種是早期完全由硬件邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控裝置即NC裝置，另一種是目前廣泛使用并且已經(jīng)取代前者的由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置即CNC裝置取代。CNC系統(tǒng)有各種系列，性能各異，但功能基本差不多，都包含基本功能和選擇功能?；竟δ苁窍到y(tǒng)必備的數(shù)控功能，選擇功能是可供用戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能?！稊?shù)控維修技術(shù)》（一）數(shù)控系統(tǒng)的基本功能1.軸控制功能2.準(zhǔn)備功能3.插補(bǔ)功能4.進(jìn)給功能5.刀具功能6.主軸功能7.輔助功能8.字符顯示功能9.自診斷功能《數(shù)控維修技術(shù)》1.軸控制功能主要反映CNC裝置能控制的軸數(shù)以及能聯(lián)動(dòng)（同時(shí)動(dòng)作）的軸數(shù)?？刂戚S有移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，有基本軸和附加軸之分?？刂戚S數(shù)越多，特別是聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越多，CNC裝置及其軟件也就越復(fù)雜。數(shù)控車床一般為2軸聯(lián)動(dòng)，數(shù)控銑床及加工中心一般需要三軸以上聯(lián)動(dòng)?！稊?shù)控維修技術(shù)》2.準(zhǔn)備功能即G功能，指機(jī)床工作方式的功能。主要有基本移動(dòng)、程序暫停、坐標(biāo)平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)、基準(zhǔn)點(diǎn)返回、公英制轉(zhuǎn)換、絕對坐標(biāo)和相對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等指令，它用字母G和后續(xù)的兩位數(shù)字來表示。ISO標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn)備功能從G00-G99共100條指令中的大部分進(jìn)行了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義，有的可以由機(jī)床生產(chǎn)廠家根據(jù)特定需要來定義。G代碼又分為持續(xù)有效的模態(tài)和一次有效的非模態(tài)指令兩種?！稊?shù)控維修技術(shù)》3.插補(bǔ)功能指CNC裝置可以實(shí)現(xiàn)各種直線和曲線軌跡插補(bǔ)功能。有直線、圓弧、螺旋線多坐標(biāo)插補(bǔ)等。查補(bǔ)運(yùn)算實(shí)時(shí)性要求很強(qiáng)，即計(jì)算速度要同時(shí)滿足機(jī)床坐標(biāo)軸對進(jìn)給速度和分辨率的要求。目前多采用軟件插補(bǔ)?！稊?shù)控維修技術(shù)》4.進(jìn)給功能一般用F代碼直接指定各軸的進(jìn)給速度。主要包括以下幾種功能：（1）切削進(jìn)給速度（每分鐘進(jìn)給量），以每分鐘進(jìn)給距離的形式指定刀具切削進(jìn)給速度。用字母F及后面的1-5位數(shù)字表示。如對直線軸，F(xiàn)15000表示每分鐘進(jìn)給15000mm；對于回轉(zhuǎn)軸，F(xiàn)12表示每分鐘進(jìn)給12°。（2）同步進(jìn)給速度（每轉(zhuǎn)進(jìn)給量），以機(jī)床主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量規(guī)定進(jìn)給速度。如F0.01表示每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.01mm。只有主軸上裝有位置編碼器的機(jī)床才能制定同步進(jìn)給速度。（3）快速進(jìn)給速度，通過參數(shù)設(shè)定，執(zhí)行G00指令時(shí)采用此速度，還可通過操作面板上的快速倍率開關(guān)調(diào)節(jié)。（4）進(jìn)給倍率，操作面板上設(shè)置了倍率開關(guān)，倍率一般在10%-200%。使用倍率開關(guān)可以不修改程序中的F代碼就可改變機(jī)床的進(jìn)給速度，每分鐘進(jìn)給量和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量都有效。《數(shù)控維修技術(shù)》5.刀具功能包括選擇的刀具數(shù)量和種類、刀具的編碼方式、自動(dòng)換刀的方式。用字母T和后繼2-4位數(shù)字來表示?！稊?shù)控維修技術(shù)》6.主軸功能設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速功能，用字母S和后繼2-4位數(shù)字表示。有恒轉(zhuǎn)速和恒線速度兩種運(yùn)轉(zhuǎn)方式。主軸轉(zhuǎn)向用M03（正轉(zhuǎn)）、M04（反轉(zhuǎn)）和M05（停止）指定。機(jī)床操作面板上設(shè)有主軸倍率開關(guān)，使用它可以不修改程序中的S代碼就可以修改主軸轉(zhuǎn)速。《數(shù)控維修技術(shù)》7.輔助功能即M功能，用用字母M和后繼2位數(shù)字表示。ISO標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了部分M功能的意義。輔助功能可以用來規(guī)定主軸的啟停和轉(zhuǎn)向、冷卻液的開關(guān)、刀庫的啟停、刀具的更換、工件的加緊和放松等?！稊?shù)控維修技術(shù)》8.字符顯示功能CNC裝置可通過CRT顯示器實(shí)現(xiàn)字符顯示，如程序、參數(shù)、坐標(biāo)值、各種補(bǔ)償量、機(jī)床狀態(tài)和故障信息等?！稊?shù)控維修技術(shù)》9.自診斷功能CNC裝置有各種診斷程序，可以防止故障的發(fā)生和擴(kuò)大，在故障出現(xiàn)后便于迅速查明故障類型和部位，減少停機(jī)時(shí)間?！稊?shù)控維修技術(shù)》（二）數(shù)控系統(tǒng)的選擇功能1.補(bǔ)償功能2.固定循環(huán)功能3.圖形顯示功能4.通信功能5.人機(jī)對話編程功能《數(shù)控維修技術(shù)》1.補(bǔ)償功能CNC裝置可以對加工過程中由于刀具磨損或更換以及機(jī)械傳動(dòng)的絲杠螺距誤差和反向間隙所引起的加工誤差予以補(bǔ)償。CNC裝置的存儲(chǔ)器中存放著刀具長度和半徑的相應(yīng)補(bǔ)償量，加工時(shí)按補(bǔ)償量計(jì)算刀具的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加工出符合要求的零件?！稊?shù)控維修技術(shù)》2.固定循環(huán)功能指CNC裝置為常見的加工工藝所編制的、可以多次循環(huán)加工的功能。調(diào)用固定循環(huán)前，用戶需選擇合適的切削用量和重復(fù)次數(shù)等參數(shù)?！稊?shù)控維修技術(shù)》3.圖形顯示功能一般需要高分辨率的顯示器。用于顯示人機(jī)對話編程菜單、零件圖型、動(dòng)態(tài)模擬刀具軌跡等。《數(shù)控維修技術(shù)》4.通信功能CNC裝置通常配有RS-232接口，有的還有DNC接口，網(wǎng)卡等。通過接口，進(jìn)入工廠通訊網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)FMS\CIMS的需要。《數(shù)控維修技術(shù)》５．人機(jī)對話編程功能有助于編制復(fù)雜零件的程序?！稊?shù)控維修技術(shù)》四.數(shù)控系統(tǒng)的組成與各部分的作用數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置（I/O裝置）、數(shù)控裝置（CNC裝置）、驅(qū)動(dòng)控制裝置、機(jī)床電氣邏輯控制裝置（PLC）四部分組成。《數(shù)控維修技術(shù)》《數(shù)控維修技術(shù)》1．輸入/輸出裝置（I/O裝置）可將數(shù)控加工程序和其他各種控制信號(hào)輸入CNC數(shù)控裝置；輸出裝置可顯示輸入的內(nèi)容和數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)等。紙帶閱讀機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)區(qū)、MDI鍵盤和控制面板、LCD/CRT顯示器等都屬于輸入/輸出裝置。《數(shù)控維修技術(shù)》2.數(shù)控裝置（CNC裝置）CNC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它由硬件和軟件共同完成數(shù)控任務(wù)，與數(shù)控系統(tǒng)的其它部分通過接口相連。數(shù)控裝置由硬件和軟件構(gòu)成。主要用來對各坐標(biāo)軸進(jìn)行插補(bǔ)控制，輸出主軸轉(zhuǎn)速給定值，以及進(jìn)行主軸定位控制。數(shù)控裝置就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)類型很多，按印刷電路板的插接方式可分為大板結(jié)構(gòu)和功能模板式結(jié)構(gòu)；按微處理器的個(gè)數(shù)可分為單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)等。和