数控系统及主要指定介绍.doc

数控机床的控制系统简介随着现代微电子技术的飞速发展，微电子器件集成度和信息处理能力不断提高，而价格却不断下降，这使以信息技术为中心的新技术革命正冲击着世界各技术领域，机械制造业自动化正经历从cnc（计算机数控系统）fms(柔性制造系统）cims(计算机集成制造系统）的发展。一 数控系统的基本工作过程。1. 输入向cnc装置输入的内容有：零件程序、控制参数和补偿数据等。输入的方式有：手工键盘输入、磁盘或卡输入和连接计算机的dnc接口输入等。2. 译码译码是以一个程序段为单位进行的。译码的目的是：把程序段中的各种零件轮廓信息（如起点、终点、直线或圆弧等几何要素）、加工速度信息（f代码）和其他辅助信息（m,s,t代码等）按照特定的语法规则解释成数控装置能识别的语言并以特定的格式存放在指定的内存专用区。在译码过程中，还要完成程序段的语法检查，一旦发现错误会立即报警。3. 刀具补偿 刀具补偿包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。刀具半径补偿是把立即轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。刀具长度补偿是编程人员不必知道刀具的实际长度，而根据假设刀具长度编程，数控装置按两者之差自动补偿。4.进给速度处理 数控装置进给速度处理的任务是要保证程序速度的实现。编程所给定的刀具移动速度是加工轨迹切线方向的速度，速度处理就是把它们分解各运动坐标向的分速度。5.插补插补是在已知起点和终点的曲线上，按选定的数学模型求其他中间数据点的工作，即所谓的“数据点密化”。6.位控制 在闭环控制的cnc系统中，位置位置的作用是：在每各采样周期内，把插补计算机得到的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电动机。在位置控制中，通常还要进行位置回路的位置的增益调整各坐标系方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。7.i/o处理i/o处理，主要是处理cnc装置与机床之间的强电信号的输入、输入和控制（如换刀、换挡及冷却液等）。8.显示 cnc装置的显示主要是为操作者提供便利。通常有零件程序的显示、参数显示、零件程序的图形仿真显示、刀具位置显示、机床状态显示及报警显示等。9.诊断 现代的数控机床的cnc装置都有联机和脱机诊断能力。二、数控系统的硬件结构 1.微处理器（cpu）和总线微处理器（cpu）是cnc装置的核心，主要由运算器和控制器储存器中的程序指令进行译码，向cnc装置配备有各部分按顺序发出操作信号，并且接收执行部件的反馈信息，从而决定下一步的操作指令。2.储存器 存储器用于存放cnc装置的程序、数据和参数，分为只读存储器（rom）和随机存储器(ram)两类。rom一般采用可用紫外线擦出的只读存储器（eprom）,这种存储器的内容只能由cnc装置的生产厂家固化（写入），写入信息的eprom即使断电，信息也不会丢失，它只能被cpu读出，不能写入新的内容。cnc装置的系统程序存放在只读存储器（eprom）之中。零件加工程序，机床参数、刀具参数等存放在有后备电池的cmos ram中，或者存放在磁泡存储器中，这些数据即能读也能写入或修改，断电后，信息仍被保留。数控过程中各种运算的中间结果、运行中需显示的状态信息等均存放在随机存储器（ram）中，它可以随时读写，断电后内容即刻消失。3. 位置控制器 位置控制器分为位置控制单元和速度控制单元。将经过插补运算到的控制信号送往位置控制单元，由它产生伺服电机速度指令，送往速度控制单元。速度控制单元接收速度反馈信号，来控制伺服电机以恒定速度运转；同时，位控制单元接收速度反馈信号，并修正速度指令，实现机床运动的正确控制。 在进行位控制的同时，数控系统还会自动升，降速处理，即当机床启动、停止或在加工过程中改变进给速度时，数控系统自动进行线性规律或指数规律的速度升降处理。4. 可编程序控制器 可编程序控制器（plc）利用逻辑运算实现机床的 顺序控制功能，在数控机床上替代了传统机床强电的继电器逻辑控制。三、数控机床的特点现代的数控机床集高效率、高精度、高柔性于一身，具有许多普通机床无法实现的特殊功能，它具有加工精度高、生产率高、自动化程度高、劳动强度低、柔性强、经济效益好、有利于现代管理等特点。四、数控车床的组成 1.机床本体 2.数控装置 3.输入/输出设备 4.伺服单元 5.驱动装置 6.测量装置 五.数控车床的编程基础 数控程序；它是确定机床的主轴、刀架的动作和一些辅助功能的指令的组合，以达到零件得到加工的目的。这些指令以程序语言编写，含有一系列程序段（一行程序）。一个程序段含有一个或几个数据字。程序段是程序的最基本的单元。每段结束必须含有结束符合分号（；）一程序段的字可依照任何合适的顺序。轴的命名：z轴与主轴中心线平行的移动轴x轴与z轴垂直的移动轴x轴直径编程小数点编程（法拉克系统） 常用的数据字o字 程序号n字 顺序号g字 准备功能代码x字 x轴绝对坐标位置u字x轴增量移动z字 z轴绝对坐标位置 w字z轴增量移动f字 进给率s字主轴速度t字 选择刀位及刀补m字 辅助功能代码 fanuc系统基本代码常用g代码代码 组别 定义g00 1 快速定位模式g011直线插补g021顺时针园弧插补g031逆时针园弧插补g040暂停g100从程序中进行补偿值设定g206英制数据输入g216公制数据输入g321螺纹切削（导程不变）g407取消刀尖半径补偿g417刀尖半径补偿（右补偿）g427刀尖半径补偿（左补偿）g500g96(css)中限制主轴最高转速rpm(转/分）g650用户宏程序调用g700自动精加工循环g710自动外园粗加工循环g720自动端面 粗加工循环g730自动粗加工仿形循环g740自动钻孔循环g760自动螺纹切削循环g901固定外园切削循环g921固定螺纹切削循环g941固定端面切削循环g962恒定表面速度g972直接rpm(转/分）编程g985进给率（英寸/分，毫米/分）g995进给率（英寸/转，毫米/转）c轴（选向）g1716x,c平面g1816x,z平面g1916z,c平面g107启用圆柱面插补g112启用极坐标插补g113取消极坐标插补“0组代码为非模态代码常用m代码代码定义m00程序停止m01选择（任意）停止m03主轴正转m04主轴反转m05主轴停止，冷却液关m08冷却液开m09冷却液关m13主轴正转，冷却液开m14主轴反转，冷却液关m21/m10松开主轴夹持装置m22/m11闭合主轴夹持装置m28外部夹紧模式m29内部夹紧模式m30程序结束，光标返回程序号处m44刀架双向分度m45刀架单向分度m48进给率倍率开关及主轴速度调整可调整m49进给率倍率开关及主轴速度调整不可调整m84尾架前进m85尾架回退m86尾架回退m98调用子程序m99子程序结束，返回主程序1. 数控车床常用的循环程序指令及格式1） 内、外圆切削循环（g90） g90 x(u)_z(w)_f_; 圆柱切削循环，r值为0可省略 g90 x(u)_z(w)_r_f_; 圆锥面切削循环 其中，x(u)_z(w)_表示循环切削终点处坐标。 f表示循环切削过程中的进给速度，该值可沿用到后序程序中去，也可以沿用循环程序前已经指令的f值。r表示锥面切削起点处的x坐标减终点主x坐标之值的二分之一(r值有正/负之分)。2） 端面切削循环（g94）g94x(u)_z(w)_f_;g94 x(u)_z(w)_r_f_; 其中，x(u)_z(w)_、f含义与g90相同，r值锥面切削起点处的z坐标减去其终点处的z坐标值(r值有正/负之分)。3） 多重复合循环粗、精车指令及格式（g70、g71、g72、g73、g74、g75、g76）其中g70为精车循环指令，不能单独使用，需跟在粗车复合循环指令g71、g72、g73之后。（1） 内、外圆粗车复合固定循环指令（g71）g71u(d）r(e)；g71p（ns）q(nf)u（u）w(w)f； 其中d为x向背吃刀量（半径量指定）不带符号，且为模态值；e为退刀量，其值为模态值；ns为精车程序第一个程序段的段号；nf为精车程序最后一个程序段号；u为x方向精车余量的大小和方向用直径量指定，外圆的加工余量为着正，内孔加工余量为负；w为z方向精车余量的大小和和方向；f为进给速度。 （2） 端面粗车循环（g72）g72w(d）r(e)； g72 p（ns）q(nf)u（u）w(w)f； 其中，d为z向背吃刀量，不带符号，且为模态值；其余参数与g71指令的参数意义相同。 g72循环所加工的轮廓形状，必须采用单调递增或单调递减的形式。(如下图所示) （3） 仿形车粗车复合固定循环指令（g73） g73u(i）w(k）r(d）; g73 p（ns）q(nf)u（u）w(w)f 其中，i为x轴方向的退刀量的大小和方向（半径量指定），该值是模态值；k为z轴方向的退刀量的大小和方向，该值是模态值；d为分层次数（粗车重复加工次数）;其余次参数请参照g71指令。 轨迹图如下： 多重复合循环轨迹图（4） 端面切槽循环指令（g74） g74r(e); g74x(u)_z(w)_p(i)q(k)r（d）f; 其中，i为刀具完成一次轴向切削后，在x方向的偏移量，该值用不带符号的半径量表示；k为z方向的每次切深量，用不带符号的值表示；e为退刀量，其值为模态值；x(u)_z(w)_为切槽终点处坐标；d为刀具在切削底部的z向退刀量，f为径向切削时的进给速度。 端面切槽循环轨迹图（5） 径向切槽循环指令（g75） g75 r(e);g75 x(u)_z(w)_p(i)q(k)r（d）f;其中,e为退刀量，其值为模态值；x(u)_z(w)_为切槽终点处坐标；d为刀具在切削底部的z向退刀量，f为径向切削时的进给速度。i为x方向的每次切深量，用不带符号的半径量表示；k为刀具完成一次径向切削后，在z方向的偏移量，用不带符号的值量表示。 径向切槽循环轨迹图(6)螺纹切削复合固定循环指令（g76）g76p(m)（r）(a)q(dmin)r(d);g76x(u)_z(w)_r(i)_p(k)q(d)f_;其中，m为精加工重复次数0199；r为倒角量，即螺纹切削退尾处（45）的z向退刀距离。a为刀尖角度（螺纹牙型角）。dmin为最小切深，该值用不带小数的半径量表示；d为精加工余量，该值用带小数的半径量表示；x(u)_z(w)为螺纹切削终点处的坐标；i为螺纹半径差。如果i=0，则进行圆柱螺纹切削；k为牙型编程高度。该值用不带小数的半径量表示；d为第一切削深度，该值用不带小数的半径量表示；f为导程（螺距）。 g76循环的运动轨迹及进刀轨迹图（6） 螺纹切削单一固定循环指令（g92） g92x(u)_z(w)_f_r_; 其中，x(u)_z(w)_为螺纹切削终点处的坐标，u和w后面数值的符号取决于螺纹的锥度方向；f为螺纹导程的大小；r为圆锥螺纹切削起点处的x坐标之值的1/2。r值为零时，在程序中可省略不写，此时的螺纹为圆柱螺纹。 轨迹图略2.子程序的调用指令及格式（m98）1) 子程序的格式，在大多数数控系统中，子程序和主程序并无本质区别。子程序和主程序在程序号及程序内容方面基本相同，仅结束标记不同。主程序用m02或m30表示结束，而子程序则用m99表示子程序结束，并实现自动返回主程序功能。现在在这里就我们常用的方式来举例说明主程序、子程序的用法及格式。 在工作中我们有时加工的产品可能由于长度短，一次装夹只做一件效率太低，如果我们把材料伸出长一点，且能够保证足够的刚性，可以一次装夹做34件或更多。在只需加入工件坐标系（g55、g56、g57、g58、g59）用以下的程序可实现。 主程序：o0001 子程序:o0002 n1 n1 g99m3s-t- g99m-s- g0； g0 ;m98p0002； m99 g55m98p0002; g56m98p0002； g57m98p0002； g58m98p0002； g0； m30六、数控车床的日常保养1.导轨润滑油箱 检查油量，及时添加润滑油，润滑油泵是否定时启动打油及停止。2. 主轴润滑恒温油箱工作是否正常，油量是否充足，温度范围是否合适。