数控机床结构与维修（项目化教程）（第二版）课件 任务1-3 数控机床的认知、加深对数控机床的理解、数控系统参数备份与恢复

任务一数控机床的认知知识要点数控机床的加工功能1数控机床的产生与发展2数控机床的发展趋势3LOGO思考与引申数控机床重要性对人才的要求组成与原理LOGO讨论

这些零件是否可用普通机床加工出？螺旋桨叶片发动机曲轴→↑LOGO发展历史

第一代:电子管时代第二代:晶体管时代第三代:小规模机床电路时代第四代:小型计算机时代第五代:微处理器时代机械制造技术自动控制技术伺服驱动技术传感器技术软件技术信息技术机床覆盖的领域随着科技的发展，对零件的要求提高，综合高科技的新型机床——数控机床应运而生LOGO当今世界，日本﹑德国﹑美国数控技术最为先进，其中著名公司有德西门子公司日﹑发那科公司等。我国的小﹑中档数控产品与国际的相差不大，主要有华中数控﹑广州世纪星等。西门子系统华中数控LOGO数控机床的加工功能

1.数控车床:适于回转体零件如轴类零件﹑盘套类零件。2.数控铣床:①叶轮②箱体③异形体3.加工中心:①端面铣削②攻螺纹③镗孔④钻空⑤内外螺纹加工⑥特殊程序加工⑦铣内孔槽⑧铣曲面⑨铣曲线数控铣床三个坐标轴，加工范围较广。加工中心功能复合化，范围更加广范。LOGO发展趋势①提高CNC系统控制精度＜a系统化.b多机能.复合化＞②采用高速插补技术③采用高分辨率位置检测装置④采用误差补偿技术

1，运行高速化.加工高精化﹙效率,质量是先进制造技术的主体﹚（5）加工高精化（4）工作台交换速度高速化（3）换刀速度高速化；采用凸轮联动式机械手换刀（2）主轴速度高速化采用电主轴伺服驱动→刀库→（1）进给速度高速化LOGO①镗.铣.钻复合:加工中心.五面加工中心②车.铣复合:车削中心③铣镗钻车复合:复合加工中心④镗.铣.钻.磨复合:复合加工中心⑤可更换主轴箱的数控技术2.其他研究热点（1）功能复合化；复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法加工中心→LOGO（2）控制智能化①加工过程自适应控制技术②加工参数的智能优化与选择③智能故障诊断与修复技术④智能化交流伺服驱动装置

a.向未来技术开放

b.标准化的人机界面

c向用户特殊要求开放

（3）智能4M数控技术（4）体能开放化①定义②开放式数控系统特点③开放体系结构CNC的优点④开放式数控装置的概念LOGO①并联加工中心是数控机床在结构上取得的重大突破特点:a.并联结构机床是现代机器人与传统加工技术相结合的产物

b.它没有传统机床所必须的床身.立柱.导轨等制约机床性能提高的结构

c.具有现代机器人的模块化程度高.中量轻和速度快等优点（5）驱动并联化新型并联机床LOGO⑹交互网络化①网络资源共享②网络化德产新型五轴联动机床→LOGOThankYou!不足之处敬请指点加深对数控机床的理解任务二任务二加深对数控机床的理解数控机床的特点1数控机床的工作原理2数控机床的分类3数控机床机械部件4能力要求数控机床的特点自动化程度高加工对象改型的适应性强良好的经济效益有利生产管理的现代化加工精度高生产效率高数控机床数控机床的工作原理CAX是计算机辅助设计CAD﹙Design﹚例;AutoCAD计算机工程CAE﹙Engineering﹚ 计算机辅助制造CAM﹙Manufacture﹚例;宇龙数控仿真UG计算机辅助工艺计划CAPP﹙ProcessPlanning﹚产品数据管理PDM﹙DataManagement﹚数控技术是制造业实现自动化柔性化集成化生产的基础CA;ComputerAided加工程序译码

刀补处理插补处理进给伺服系统PLC控制成形运动

切削运动﹑I/O装置数控加工中数据转换的工作原理

数控机床具有很好的柔性，当加工对象变换时，只需重新编制加工程序即可，原来的程序可储存备用，不必像组合机床那样需要针对新加工零件重新设计机床，致使生产准备时间过长特点中，加工对象改型的适应性强+生产效率高程序控制介质﹝穿孔带、穿孔卡、磁盘和磁带﹞数控系统伺服系统机床本体测量环节输出装置输出装置控制类﹝钮与键﹞+显示类﹝状态灯+显示器﹞→人机交换设备数控装置是数控机床的中枢伺服控制电路+功率放大电路+伺服电动机﹝步进电动机，直、交流伺服电动机﹞→↑作用:测量装置→检测转换信号→反馈CNC装置→程序软件→自动加工机床电器控制﹝PLC+I/O电路与装置﹞操纵面板←按钮站+按键阵列加工过程操作面板PLC计算机数控装置输入输出装置主轴伺服单元进给伺服单元主轴驱动装置进给驱动装置机床进给传动机构机床I/O电路和装置测量装置计算机数控系统机电电气控制结构原理主运动机构辅助控制机构操作面板PLC计算机数控装置输入输出装置主轴伺服单元进给伺服单元主轴驱动装置进给驱动装置机床辅助控制机构进给传动机构主运动机构机床I/O电路和装置测量装置数控机床组成示意图开闭环系统CNC插补指令位置控制单元﹝位置控制调节器﹞速度控制单元﹝速度控制调节与驱动﹞电动机↓机械执行部件检测与反馈单元数控伺服系统控制图半闭环控制全闭环控制闭环控制系统半闭环控制系统开环控制系统开环数控系统特点系统稳定性好、结构简单、价格低廉等一般应用于经济性数控机床半闭环数控系统特点稳定性较开环差、调试方便、精度较高、结构简单应用广泛闭环数控系统特点精度最高系统不稳定设计安装调试困难主要应用于精度要求很高的镗铣床超精车床及较大型数控机床等数控机床的分类按运动方式分类点位控制系统例：直线控制系统例：轮廓控制系统例：数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等数控铣床、数控钻床、数控车床等数控坐标铣床、数控车床、数控齿轮加工机床及加工中心等数控镗床数控铣床加工中心2．按机床运动的控制轨迹分类

（1）点位控制数控机床

1)点位控制只要求控制机床的移动部件从某一位置移动到另一位置的准确定位，对于两位置之间的运动轨迹不作严格要求，在移动过程中刀具不进行切削加工，如图1.2所示。

2)为了实现既快又准的定位，常采用先快速移动，然后慢速趋近定位点位的方法来保证定位精度。

3)主要有数控钻床、数控冲床、数控镗床、数控点焊机等。图1.2点位数控机床加工示意图数控机床的分类数控机床的分类1）直线控制数控机床的特点是除了控制点与点之间的准确定位外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条与机床坐标轴平行的直线。

2）对移动的速度也要进行控制，因为这类数控机床在两点之间移动时要进行切削加工，如图1.3所示。图1.3直线数控机床加工示意图（2）直线控制数控机床数控机床的分类（3）轮廓控制数控机床1）轮廓控制能够对两个或两个以上的运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，因而可以进行曲线或曲面的加工，如图1.4所示。

2）具有轮廓控制功能的数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心等。图1.4轮廓数控机床加工示意图数控镗床、钻床、铣床、数控钻床、车床、齿轮加工机床等压床、冲床、弯管机、电火花切割机、火焰切割机等按工艺用途分类数控车床型加工机床数控电火花成数控机床的分类数控机床机械部件变速传动装置主轴系统进给传动机构结构联轴器工作台导轨丝杠螺母副数控机床机械部件

此外还有冷却、润滑、转位、夹紧等辅助装置。对于加工中心类，还有刀库，交换刀具的机械手等部件加工中心刀库结构1，刚度要求2，抗震性要求3，热变形和内应力要求4，其他要求1,对支撑件的基本要求2，支撑件的刚度、抗震性和抗热变形2，支撑件的抗震性3，支撑件的热变形1，支撑件的刚度抗震性影响因素的静强度、固有频率、阻尼、支撑情况、材料等热变形影响因素的结构、运动部位的发热和平外面热源（如室温、切屑和电动机）等刚度

影响承受件刚度的因素是承受件的受力状态、材料和结构等合理结构根据受力选择好截面形状配置好加强肋板和加强肋机床主要支撑件结构床身立柱

移动立柱式卧式床身固定立柱式卧式床身数控卧式车床床身卧式机床的立柱立式机床的床身1，刚性好2，热对称性好3，稳定性好3，立柱通常采用T形床身大．中型卧室机床常用的结构形式小型卧式机床多数采用床身不大多采用整体结构为提高床身的刚性数控卧式车床床身一般采用斜床身斜床身可以改善机床切削加工时的受力情况截面可以形成封闭的腔形结构床身刚度好目前普遍采用双立柱框架结构形式足够高的静、动刚度和精度保持性缺点是制造工艺性差装配调试不方便因为主轴箱悬挂在立柱一侧一般配采用封闭的话箱形结构内部肋板常采用米字的由于米字形肋板铸造时较为困难有些立柱仍采用井字形的肋板主轴主轴的传动方式主轴主轴组件数控机床主轴系统的要求主轴组件的类型主轴组件的要求主轴主轴支撑主轴轴承的配置与调整影响主轴旋转精度的因素具有变速齿轮的传动方式具有带传动的传动方式有调速电动机直接驱动的主轴传动主轴数控机床主轴系统的要求1，具有更大的调速范围并实现无级调速2，具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低3，良好的抗震性和热稳定性各式各样的主轴主轴的传动方式TwoThreeOne具有变速齿轮的传动方式具有带传动的传动方式有调速电动机直接驱动的主轴传动液压差拨变速电磁离合器变速

这是大中型机床采用较多的，输出扭矩大

这种传动方式多见于数控车床于中小型加工中心，当需要时，优先考虑采用圆弧齿形同步带简化了结构，提高了主轴部件的刚度，但电动机发热影响了精度。主轴组件耐磨性回转精度刚度抗震性温升要求主轴组件主轴组件回转精度

回转精度的测量一般分为三种：静态测量、动态测量和间接测量.目前我国在生产中使用静态测量，使用精密检测棒和百分表。刚度主轴组件的刚度是指受外力作用时，主轴组件抵抗变形单的能力。主轴组件的刚度与主轴结构尺寸支撑跨距所选用的轴承类型及配置形式轴承间隙的调整主轴传动元件的位置等有关系。抗震性主轴组件的抗震性是指切削加工时，主轴保持平稳的运转而不发生震动的能力，采用较大阻尼的前轴承等。主轴组件耐磨性温升主轴运转时，温升会影响精度和轴承的正常工作，可采用恒温主轴箱解决。主轴组件必须有足够的耐磨性，以保持精度。滚子轴承滑动轴承主轴组件的类型只做旋转运动的主轴组件既有旋转运动又有轴向进给运动的主轴组件既有旋转运动又有轴向调整运动的主轴组件既有旋转运动又有径向进给运动的主轴组件既有旋转运动又作行星运动的主轴组件主轴主轴主要尺寸参数悬伸长度OneTwo主轴直径；主轴直径越大，其刚度越高主轴内孔直径；主轴的内孔直径用来通过棒料用于通过刀具加紧装置固定刀具，传动气动或液压卡盘等主轴悬伸长度越短，其刚度越高，于主轴的前端结构的形状尺寸，前轴承的类型组合方式等有关。主轴的支撑跨距主轴的轴端结构ThreeFour主轴组件的支撑跨距对主轴本身刚度和支撑刚度有很大影响。主轴的材料与热处理Five主轴的轴端结构用来安装夹具和刀具，要求夹具和刀具在轴端定位精度高定位刚度好装卸方便。主轴材料的选择主要根据刚度载荷特点耐磨性和热处理变形大小等因素确定。主轴主要精度指标Six1，前支撑轴承轴颈的同轴度约5微米左右。2，轴承轴颈需按轴承内孔“实际尺寸”磨合，且保证配合过盈1-5微米。3，锥与轴承轴颈的同轴度为3-5微米，于锥规的接触面积不小于80%，且大端接触较好。4，装318200调心圆柱滚子轴承的1：12锥面，于轴承内圈接触面积不小于85%。滑动轴承，最常用静压滑动轴承，刚度大，回转精度高，但需要一套液压装置，成本较高。静压滑动轴承装置有供油系统，节流器与轴承三部分构成。主轴支撑滑动轴承滚动轴承主轴支撑主轴轴承滚动轴承，滚动轴承摩擦阻力小，可以预紧，润滑维护简单，能在一定的转速范围和载荷变动范围下稳定工作。主轴轴承的配置与调整1，主轴轴承的主轴轴承的结构配置主轴轴承的精度配置配置2，主轴轴承的安装与调整单个轴承的装配两个轴承的装配滚动轴承间隙与预紧A适应高强度的结构类型B三个轴承的组合形式影响主轴旋转精度的因素主轴定向装置轴承制造的误差轴承间隙的影响主轴制造误差的影响主轴箱支撑孔制造误差的影响影响主轴旋转精度的因素主轴定向装置：凸键油脂润滑方式油液润滑方式油雾润滑方式油气润滑方式主轴部件的润滑与密封1，主轴轴承润滑方式润滑方式2,主轴的密封：接触式与非接触式密封进给传动机构稳定性方面精度要求方面快速响应特征方面要求满足1，尽量采用低摩擦的传动2，选用最佳的传动比，以提高机床分辨率3，缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度4，尽量消除传动间隙，减少反向死区误差

数控机床的进给运动是数字控制的直接对象被加工件的最后轮廓精度和加工精度都会受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的影响.设计进给系统时，应充分注意减少摩擦阻力、提高传动精度和刚度、消除传动间隙、减少运动部件惯量。快速进给变速传动装置圆柱齿轮传动变速传动装置齿轮齿条传动锥齿轮传动偏心套调整法轴向垫片调整法双片齿轮错齿调整法轴向弹簧式+可调拉弹簧式直齿圆柱齿轮传动间隙1、偏心套调整如图所示,电动机1通过偏心套2装到壳体上，通过转动偏心套就能够方便地调整两齿轮的中心距，从而消除齿侧间隙。垫片调整如图所示，在加工相互啮合的两个齿轮1、2时，将分度圆柱面制成带有小锥度的圆锥面，使齿轮齿厚在轴向稍有变化，装配时只需改变垫片3的厚度，使齿轮2作轴向移动，调整两齿轮在轴向的相对位置即可达到消除齿侧间隙的目的。双片齿轮错齿调整如图所示，两个齿数相同的薄片齿轮1、2与另外一个宽齿轮啮合。薄片齿轮1、2套装在一起，并可作相对回转运动。每个薄片齿轮上分别开有周向圆弧槽，并在齿轮1、2的槽内压有装弹簧的短圆柱3，由于弹簧4的作用使齿轮1、2错位，分别与宽齿轮的齿槽左右侧贴紧，消除了齿侧间隙。锥齿轮传动间隙的消除1、周向压簧调整如图所示,将大锥齿轮加工成1和2两部分，齿轮的外圈1开有三个圆弧槽8，内圈2的端面带有三个凸爪4，套装在圆弧槽内。弹簧6的两端分别顶在凸爪4和镶块7上，使内外齿圈1、2的锥齿错位与小锥齿轮啮合达到消除间隙的作用。螺钉5将内外齿圈相对固定是为了安装方便，安装完毕后即刻卸去。如图所示，锥轮1、2相互啮合。在锥齿轮1的轴5上装有压簧3，用螺母4调整压簧3的弹力。锥齿轮1在弹力作用下沿轴向移动，可消除锥齿轮1和2的间隙。轴向压簧调整对于工作行程很大的大型数控机床，一般采用齿轮齿条传动来实现进给运动。齿轮齿条传动也同齿轮传动一样存在齿侧间隙，因此也存在消除间隙问题。当载荷较小进给力不大时，齿轮齿条可采用双片薄齿轮错齿调整，分别与齿条的齿槽左、右二侧贴紧来消除间隙。齿轮齿条传动当载荷较大所需进给力较大时，通常采用双厚齿轮的传动结构，其原理如图所示。进给运动由轴2输入，通过两对斜齿轮将运动传给轴1和轴3，然后由两个直齿轮4和5去传动齿条，带动工作台移动。齿轮齿条传动轴2上两个斜齿轮的螺旋线的方向相反。在轴2上作用一个轴向力F，弹簧弹力使斜齿轮产生微量的轴向移动。这时轴1和轴3以相反的方向转过一个角度，使齿轮4和5分别与齿条的两齿面贴紧，消除了间隙。齿轮齿条传动联轴器

伺服电机与滚珠丝杠连接使用，保证传动无间隙，只有这样才能准确执行脉冲指令，而不丢掉脉冲。常用三种方式直联式（最常用）齿轮减速方式齿形带方式安全联轴器由联轴器与安全离合器组成直联式通过挠性联轴器把伺服电机与滚珠丝杠连接起来。这种无键无隙直联方式的联轴器已编入机床零部件标准，名称为膜片弹性联轴器。丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副1,滚珠丝杠副的组成及特点滚珠丝杠工作原理：如图是滚珠丝杠结构图，其工作原理是：在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当把它们套装在一起时形成螺旋通道，并且滚道内填满滚珠。当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动，按照滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种方式。外循环式（如图）螺母旋转槽的两端由回珠管4连接起来，返回的滚珠不与丝杠外圆相接触，滚珠可以作周而复始的循环运动，在管道的两端还能起到挡珠的作用，用以避免滚珠沿滚道滑出。滚珠丝杠螺母副内循环方式（如图）带有反向器5，返回的滚珠经过反向器和丝杠外圆之间返回。滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副螺纹滚道型面的形状单圆弧型面双圆弧型面滚珠丝杠副的参数有：丝杠螺纹小径d1，螺纹全长l，螺母螺纹大径D等滚珠丝杠副轴向间隙的调整垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式滚珠丝杠副滚珠丝杠副精度等级：1，2，3，4，5，7，10共七个等级滚珠丝杠副尺寸系列：根据ISO标准，公称直径系列为6mm，8mm，10mm等，尽量选用2.5mm，5mm，10mm，20mm，40mm。滚珠丝杠副支撑与制动支撑方式制动装置一端装推力轴承一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承两端装推力轴承1，承载能力选择

2，压杆稳定性核算

3，低速运转的情况

4，刚度的验算滚珠丝杠副1，滚珠丝杠副结构的选择2，滚珠丝杠副结构尺寸的选择3，滚珠丝杠副的选择步骤静压蜗杆螺母条传动副1，工作特点和应用：1，2，3，4，5，6，72，工作原理和结构类型静压丝杠螺母副钢蜗杆配铸铁蜗母条钢蜗杆配铸铁基体涂有SKC3耐磨涂层的螺母条钢蜗杆配钢蜗母或铸铁蜗母条前两种多采用材料导轨导轨导轨的润滑与防护导轨的类型和基本要求滑动导轨滚动导轨液压导轨导轨缺陷对导向精度、运动平稳性的影响滑动导轨材料和技术要求导轨用来支撑和引导运动部件沿着直线或圆周方向准确运动导轨的类型和基本要求运动部件运动轨迹直线运动导轨圆周运动导轨导轨结合面摩擦性质滑动导轨静压导轨滚动导轨液压导轨气压导轨→介质高度值最小，能承受颠覆力矩，摩擦阻力较大有两导向面，同时控制了垂直方向和水平方向承载大结构简单，精度低制造容易，磨损后调整间隙困难

燕尾槽导轨

三角形导轨矩形导轨圆柱形导轨

滑动导轨的结构

结构简单，应用广泛滑动导轨滑动导轨OneTwoThreeFour高的导向精度良好的耐磨性足够的强度具有低速运动的平稳性对导轨的基本要求滑动导轨导轨的组合形式和应用根据工作要求组合，数控机床上主要是三角形-矩形式与双矩形式双矩形导轨滑动导轨材料和技术要求滑动导轨的材料合理选择材料与热处理，降低摩擦因数，提高导轨耐磨性

铸铁材料常用材料，HT200和HT300常用，还可应用孕育铸铁、高磷铸铁及合金铸铁镶钢导轨材料常用形式之一，T10A、Gcr15、38CrMn常用，硬度高、耐磨性好，但其制造工艺复杂、安装费时、成本较高。塑料导轨材料一层，降低导轨摩擦因数、动静摩擦因数趋于稳定，耐磨性好，吸振性好。可分两种；贴塑材料，涂塑材料滑动导轨材料和技术要求导轨的技术要求导轨的精度要求平面度与侧向侧导直线度:0.01-0.015mm长度方向直线度与侧导相面对导轨底面的垂直度0.005-0.01mm导轨的热处理导轨应具有耐磨性，大多需淬火处理导轨的间隙调整修刮﹝费时﹞，采用垫片，采用镶条﹝方便但刚度较差﹞滚动导轨滚动导轨摩擦因数小，且动静摩擦因数相近，磨损小，润滑容易，但防护不易，一般不用在垂直导轨上，常用两种。滚动导轨快:一种滚动体做循环运动的滚动导轨直线滚动导轨：单元直线滚动导轨，专业厂家生产。直线滚动导轨液压导轨液压导轨在机床上主要使用静压导轨，其摩擦因数小，功率消耗少，不会磨损，精都保持好，寿命长。吸振好，承载大，刚性高。但其结构复杂，成本高，应用于大重型数控机床上。静压导轨安导轨形式分，分为开式和闭式两种，机床上用闭式静压导轨液压导轨静压导轨导轨缺陷对导向精度、运动平稳性的影响影响直线运动导轨的导向精度主要有导轨在垂直面内的直线度和水平面内的直线度、平行度。导轨在垂直面内的直线度误差；对于卧式车床，使刀具在纵向进给过程中刀尖高低的变化，加工的表面将产生圆柱度误差。导轨在水平面内的直线度误差；在立式铣床上加工键槽，将使键槽产生相对于轴线的平行度误差。两导轨的平行度误差；在工件回转的机床上，造成圆柱度误差；在工件移动或精致的机床上，造成工件表面的平面度或表面之间的平行度和垂直度误差。导轨的润滑与防护导轨的防护导轨的润滑导轨润滑的目的是减小摩擦阻力和摩擦磨损，避免低速爬行和降低告诉时的温升。为了防止切屑磨粒或切削液散落在导轨面上而引起磨损加快，擦伤，和锈蚀，导轨面上应有防护装置。机床润滑油防护罩工作台工作台是数控伺服进给系统的执行部件机床分度工作台常用多齿分度盘分度方式分度精度高，精度保持性好重复性好能自动定心分度机构和驱动机构可以分离刚性好，承载能力强优点谢谢观看不足之处敬请指点P08模具一班杨正发那科系统操纵面板←现代的数控技术除采用输入、输出设备进行信息交换外还具有通信方式进行信息交换的能力.它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术采用的方式①串行通信②自动控制专用接口和规范③网络技术④DNC（直接数字控制或分布数字控制）3，控制软件6，通信接口板5，特殊功能模块

数控装置4，位置控制板2，PLC控制板1，计算机系统CNC装置作用；程序→CNC装置→输出控制命令→执行部件CNC系统的核心其组成如下PLC；可编辑的逻辑控制器

伺服驱动的作用:﹝数控装置﹞位置控制移动指令→﹝机床工作部件﹞运动←西门子系统工作台按规定轨迹移动或精确定位,加工出符合图样要求的工件,即把数控装置送来的微弱指令信号→放大→﹝能驱动伺服电动机﹞大功率信号。PLC用于完成与逻辑运算有关顺序动作I/O控制机床I/O电路和装置则用来实现I/O控制的执行部件I/O控制的执行部件继电器电磁阀行程开关接触器等逻辑电路。任务三数控系统参数备份与恢复知识点西门子810、840,日本FANUC-Oi系统,华中数控系统基本知识.数控系统的结构与组成.数控系统的软、硬件构成.各种数控系统的一些常见操作,如参数调整、数据备份、螺距误差补偿等能力.复习数控机床的特点自动化程度高加工对象改型的适应性强良好的经济效益有利生产管理的现代化加工精度高生产效率高数控机床各种数控系统日本富士通公司-FANUC系统三菱公司-MELDDS系统德国海德汉公司-Heidenhain系统西门子公司-SINUMERIK系统中国华中数控系统其中尤以SINUMERIK系统与FANUC系统市场占有率最高。根据自己所学试说出两种系统的特点西门子数控系统高性能型普及型高性价比性能价格西门子各系统的性价比较图西门子数控系统主要有SINUMERIK802D、SINUMERIK810D、SINUMERIK840D系列。SINUMERIK802D011.具有免维护性能的SINUMERIK802D，其核心部件-PCU（面板控制单元）将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体。可靠性高、易于安装。

2.SINUMERIK802D可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴。通过生产现场总线PROFIBUS将驱动器、输入输出模块连接起来。

3.模块化的驱动装置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服电机，为机床提供了全数字化的动力。通过视窗化的调试工具软件，可以便捷地设置驱动参数，并对驱动器的控制参数进行动态优化。

4.SINUMERIK802D集成了内置PLC系统，对机床进行逻辑控制。采用标准的PLC的编程语言Micro/WIN进行控制逻辑设计。并且随机提供标准的PLC子程序库和实例程序，简化了制造厂设计过程，缩短了设计周期。

SINUMERIK810D02在数字化控制的领域中，SINUMERIK810D第一次将CNC和驱动控制集成在一块板子上。

快速的循环处理能力，使其在模块加工中独显威力。

SINUMERIK810DNC软件选件的一系列突出优势。例如提前预测功能，可以在集成控制系统上实现快速控制。另一个例子是坐标变换功能。固定点停止可以用来卡紧工件或定义简单参考点。模拟量控制控制模拟信号输出。样条插补功能(A，B，C样条)用来产生平滑过渡；压缩功能用来压缩NC记录；多项式插补功能可以提高SINUMERIK810D/810DE运行速度。另外，温度补偿功能保证您的数控系统在这种高技术、高速度运行状态下保持正常温度。此外，系统还为您提供钻、铣、车等加工循环。SINUMERIK840D03SINUMERIK840D数字NC系统用于各种复杂加工

它在复杂的系统平台上，通过系统设定而适于各种控制技术。840D与SINUMERIK_611数字驱动系统和SIMATIC7可编程控制器一起，构成全数字控制系统，它适于各种复杂加工任务的控制，具有优于其它系统的动态品质和控制精度。SINUMERIK840D是西门子公司20世纪90年代推出的高性能数控系统

西门子数控系统的基本构成SINUMERIK802D是个集成的单元，它有NC以及人机界面（HMI）组成，通过PROFIBUS总线连接驱动装置以及输入输出模板，完成控制功能。SINUMERIK802D构成实物。在西门子的数控产品中最具特点最具代表性的系统应该是840D系统。西门子840D系统的结构组成西门子840D系统由数控机驱动单元（CCU或NCU）、MMC、PLC构成。如图所示结构组成人机界面NUC(NumericalControlUnit)数控单元数字驱动PLC模块人机界面负责NC数据的输入与显示，它由MMC与OP组成.1，MMC(ManMachineCommunication)最常用的有两种：MMC100.2与MMC103.目前有三种PCU模块：PUC20,PUC50,PUC70.

2，操作员面板OP(Operation

Pannel)的作用是：显示数据及图形，提供人面编辑、修改程序及参数；实现软功能操作。在SINUMERIK840D中有OP031、OP032、OP032S、OP030以及PHG等5种操作员面板。其中，OP031是常使用的操作员面板。3，机床操作面板MCP,它的的主要作用是完成数控机床的各类硬功能键的操作。NUC(NumericalControlUnit)数控单元

NCU(NumericalControlUnit)是SINUMERIK840D数控系统的控制中心和信息处理中心，数控系统的直线插补、圆弧插补等轨迹运算和控制、PLC系统的算术运算和逻辑运算都是由NCU完成的。在SINUMERIK840D中，NC-CPU和PLC-CPU采用硬件一体化结构，合成在NCU中。根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NUC分为NUC561.2,NUC571.2,NUC572.2,NUC573.2(12轴),NUC573.2(31轴)等若干种.数字驱动数字驱动是运动控制的执行部分，由611D伺服驱动与1FT6电动机组成。PLC模块西门子840D系统PLC使用西门子SIMATICS7-300的软件与模块.如图西门子840D与810D参数体系及参数的调整。810D、840D系统参数分为两个大类：机床数据、设定数据。

机床数据是用于生产、安装、调试用的数据，主要用于设定、匹配机床的主要数据。设定数据主要是机床在使用过程中需要设定的数据，是一些常用的用于调整机床使用性能的数据。其中机床数据有以下几种类型：通用机床数据、通道机床数据、用于驱动器的机床数据、用于操作面板的机床数据、轴专用机床数据；设定数据有以下几种类型：通用设定数据、通道专用设定数据、轴专用设定数据。数据的标识如下：$MM_用于操作面板的机床数据machinemanipulate$MN_/$SN_通用机床数据/通用设定数据$MC_/$SC_通道用机床数据/通道用设定数据machinechannel/settingchannel$MA_/$SA_轴专用机床数据轴machineaxes/settingaxes$MD驱动器机床数据machinedrive1)西门子系统数据简介西门子PLC模块图2)机床数据的设定1)通用MD(General):MD10000:此参数设定机床所有物理轴，如X轴。通道MD(ChannelSpecific):MD20000→设定通道名CHAN1MD20050[n]→设定机床所用几何轴序号，几何轴为组成笛卡尔坐标系的轴西门子数控系统数据列表MD20060[n]→设定所有几何轴名MD20070[n]→设定对于此机床存在的轴的轴序号MD20080[n]→设定通道内该机床编程用的轴名以上参数设定后，做一次NCK复位！2)轴相关MD(Axis-specific):MD30130-→设定轴指令端口=1MD30240-→设定轴反馈端口=1如此二参数为“0”，则该轴为仿真轴。此时，再一次NCK复位，这是会出现300007报警。3)驱动数据设定配置驱动数据，由于驱动数据较多，对于MMC100.2必须借助“SIMODRIVE611DSTART-UPTOOL”软件，而MMC103可直接在OP上进行，大致需要对以下几种参数设定：Location:设定驱动模块的位置Drive:设定此轴的逻辑驱动号Active:设定是否激活此模块配置完成并有效后，需存储一下（SAVE）-→OK此时再做一次NCK复位。启动后显示300701报警。这是原为灰色的FDD,MSD变为黑色，可以选电机了；操作步骤如下：FDD-→MotorController-→MotorSelection-→按电机铭牌选相应电机-→OK-→OK-→Calculation用Drive+或Drive-切换做下一轴：MSD-→MotorController-→MotorSelection按电机铭牌选相应电机-→OK-→OK-→Calculation最后-→BootFile-→SaveBootFile-→SaveAll,再做一次NCK复位。至此，驱动配置完成，NCU(CCU)正面的SF红灯应灭掉，这时，各轴应可以运行。最后，如果将某一轴设定为主轴，则步骤如下：1、先将该轴设为旋转轴：MD30300=1MD30310=1MD30320=12、然后，再找到轴参数，用AX+,AX-找到该轴：

MD35000=1

MD3510XXX

MD35110[0]

MD35110[1]

MD35130[0]

MD35130[1]

MD36200[0]

MD36200[1]数据列表再做NCK复位启动后，在MDA下输SXXM3,主轴即可转。所有关键参数配置完成以后，可让轴适当运行以下，可在JOG,手轮，MDA方式下改变轴运行速度，观察轴运行状态。有时个别轴的运行状态不正常时，排除硬件故障等原因后，则需对其进行优化。3)参数生成模式在机床调试中经常需要调整的参数主要有：MD10000:JOG速度设定MD10240:物理单位，“0”英制，“1”公制MD20070:通道中有效的机床轴号MD20080:通道中的通道轴名称MD30130:设定指输出类型，值为“1”表示有该轴，“0”为虚拟轴MD30240:编码器类型,“0”表示不带编码器，“1”位相对编码器，“4”为绝对编码器，主轴时，值为“1”MD30300:旋转轴/主轴，值为“1”时表示该轴为主轴MD34090:参考点偏移/绝对位移编码偏移MD34200:参考点模式。绝对编码器时值为“0”MD35000:指定主轴到机床轴，“1”为主轴MD36200:轴速度极限

FANUC系统一、FANUC系统简介FANUC系统是日本富士通公司的产品，通常其中文译名为发那科。FANUC系统进入中国市场有非常悠久的历史，有多种型号的产品在使用，使用较为广泛的产品有FANUC0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在这些型号中，使用最为广泛的是FANUC0系列。系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。FANUC系统设计了比较健全的自我保护电路。

PMC信号和PMC功能指令极为丰富，便于工具机厂商编制PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。系统提供串行RS232C接口，以太网接口，能够完成PC和机床之间的数据传输。

FANUC系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。鉴于前述的特点，FANUC系统拥有广泛的客户。使用该系统的操作员队伍十分庞大，因此有必要了解该系统的一些软、硬件上的特点。我们可以通过常见的FANUC0系列了解整个FANUC系统的特点

1.刚性攻丝主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。主轴控制回路为位置闭环控制实现高速高精度攻螺纹。2.复合加工循环复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程。3.圆柱插补适用于切削圆柱上的槽,能够按照圆柱表面的展开图进行编程。4.直接尺寸编程可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。5.记忆型螺距误差补偿可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。

6.CNC内装PMC编程功能PMC对机床和外部设备进行程序控制7.随机存储模块MTB(机床厂)可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。8.显示装置二、FANUC0系列硬件框架1.系统构成图6

系统硬件概要图6从总体上描述了系统板上应该连接的硬件和应具有的功能

图7FANUC0i系列控制单元构成及连接图7所表示的是FANUC0i控制单元及其所要连接的部件示意图，每一个文字方框中表示的部件，都按照图中所列的位置（插座、插槽）与系统相连接。具体的连接方式、方法请参照FANUC连接说明书（硬件）的各章节。2.系统连线系统综合连接图(1)系统综合连接图(2)系统的综合连接详图中标示了系统板上的插槽名以及每一个插槽所连接的部件。3.系统构成主轴电动机的控制有两种接口；模拟和数字(串行传送)输出。模拟接口需用其他公司的变频器及电动机。

（1）模拟主轴接口模拟主轴的接口定义如图所示模拟主轴的连接如图所示：（2）串行主轴接口串行主轴的接口定义如图所示串行输入串行输出串行主轴的连接如图所示：

4.数字伺服伺服的连接分A型和B型，由伺服放大器上的一个短接棒控制。A型连接是将位置反馈线接到cNc系统,B型连接是将其接到伺服放大器。0i和近期开发的系统用B型。o系统大多数用A型。两种接法不能任意使用，与伺服软件有关。连接时最后的放大器JxlB需插上FANUC(提供的短接插头，如果遗忘会出现#401报警.另外，荐选用一个伺服放大器控制两个电动机，应将大电动机电抠接在M端子上，小电动机接在L端子上．否则电动机运行时会听到不正常的嗡声。三、FANUC系统参数

参数在NC系统中用设定NC数控机床及辅助设备的规格和内容，及加工操作所必需的一些数据。机床厂家在制造机床、最终用户在使用过程中，通过参数的设定，来实现对伺服驱动、加工条件、机床坐标、操作功能、数据传输等方面的设定和调用。机床厂商、用户在配备、使用FANUC系统时，根据具体的使用状况，有大量的参数需要调整和设置。在使用和调整这些参数是有必要搞清楚这些参数的用途和设置方法。在下文中介绍一些有关FANUC系统参数的常识和一些常用参数。

数据形式

位型

0或1

位轴型

字节型

-128`127

0~256

有些参数中不使用符号

字节轴型

字型

-32768~3276

0~65535有些参数中不使用符号

字轴型

双字型

-99999999~99999999

双字轴型

（一）FANUC系统参数分类按照数据形式参数可以分为下表所表示的类别：1、对于位型和位轴型参数，每个数据号由8位组成，每一位有不同的意义。2、轴型参数允许参数分别设定给每个控制轴。3、每个数据类型有一个通用的有效范围，参数不同其数据范围也不同。为了进一步说明这两类数据在数据设定方面的区别，特举如下两个例子：1、位型和位轴型参数举例

1000

#7

#6#5#4

#3

#2

#1

#0

数据号

SEQ

INI

ISO

TVC

数据内容通过该例可以知道位型和位轴型的数据格式，它们都是每一个数据号由0~7位数据组成。在描述这一类数据时可以用这样的格式来说明：数据号.位号。比如上例中的ISO参数就可以用这样的符号来表示：1000.1。1000.1=0时表示数据采用EIA码输出，1000.1=1时表示数据输出采用ISO码。位型和位轴型数据就是用这样的方式来设定不同的系统功能。下面介绍一些常用的系统参数：1、与各轴的控制和设定单位相关的参数：参数号1001~1023；这一类参数主要用于设定各轴的移动单位、各轴的控制方式、伺服轴的设定、各轴的运动方式等等。2、与机床坐标系的设定、参考点、原点等相关的参数：参数号1201~1280；这一类参数主要用于设定机床的坐标系的设定，原点的偏移、工件坐标系的扩展等等。3、与存储行程检查相关的参数：参数号：1300~1327；这一类参数的设定主要是用于各轴保护区域的设定等等。4、与设定机床各轴进给、快速移动速度、手动速度等相关的参数：参数号：1401~1465；这一类参数涉及机床各轴在各种移动方式、模式下的移动速度的设定，包括快移极限速度、进给极限速度、手动移动速度的设定等等。5、与加减速控制相关的参数：参数好：1601~1785；这一类参数用于设定各种插补方式下的启动停止时的加减速的方式，以及在程序路径发生变化时（如出现转角、过渡等）进给速度的变化6、与程序编制相关的参数：参数号：3401~3460;用于设置编程时的数据格式，设置使用的G指令格式、设置系统缺省的有效指令模态等等和程序编制有关的状态。7、与螺距误差补偿相关的参数：参数号：3620~3627；我们知道，数控机床具有对螺距误差进行电气补偿的功能。在使用这样的功能时，系统要求对补偿的方式、补偿的点数、补偿的起始位置、补偿的间隔等等参数进行设置。

0D系列：0—TD

用于车床

0—MD

用于铣床及小型加工中心

0—GCD

用于圆柱磨床

0—GSD

用于平面磨床

0—PD

用于冲床

0C系统：0—TC

用于普通车床、自动车床

0—MC

用于铣床、钻床、加工中心

0—GCC

用于内、外磨床

0—GSC

用于平面磨床

0—TTC

用于双刀架、4轴车床华中数控系统一

华中数控系统基本构成

1.华中数控系统产品类型华中数控系统是基于通用PC的数控装置，是武汉华中数控股份有限公司在国家八五、九五科技攻关的重大科技成果。华中数控系统发展为三大系列：世纪星系列、小博士系列、华中I型系列。而华中I型系列为高档高性能数控装置，为满足市场要求，开发了世纪星系列、小博士系列高性能经济型数控装置。世纪星系列采用通用原装进口嵌入式工业Pc机，彩色LCD液晶显示器，内置式PLC，可与多种伺服驱动单元配套使用；小博士系列为外配通用PC机的经济型数控装置。具有开放性好、结构紧凑、集成度高、可靠性好、性能价格比高、操作维护方便的特点。2.华中数控系统主要技术规格

华中“世纪星”数控系统是在华中I型、华中2000系列数控系统的基础上，满足用户对低价格、高性能、简单、可靠的要求而开发的数控系统。华中“世纪星“系列数控单元(HNC—2lT、HNC—21／22M)采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业PC，配置7.5＂或9.4＂彩色液晶显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体，支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、DNC、以太网等程序交换功能，具有低价格、高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。主要应用于车、铣、加工中心等各种机床控制。HNC—21／22M铣削系统功能介绍如下：（1）最大联动铀数为4轴：（2）可选配备种类型的脉冲式、模拟式交流伺服驱动单元或步进电机驱动单元以及H5v系列串口式伺服驱动单元。（3）除标准机床控制面板外，配置40路光电隔离开关量输入和32路开关量输出接口、手持单元接口、主铀控制与编码器接口。还可扩展远程128路输入／128路输出端子板。（4）采用7．5”彩色液晶显示器(分辨率为640x480)，全汉字操作界面、故障诊断与报警、多种形式的图形加工轨迹显示和仿真，操作简便，易于掌握和使用。（5）采用国际标准G代码编程，与各种流行的ＣAD／CAM自动编程系统兼容具有直线、圆弧、螺旋线、固定循环、旋转、缩放、镜像、刀具补偿、宏程序等功能。（6）小线段连续加工功能．特别适合于CAD／CAM设计的复杂模具零件加工。（7）加工断点保存／恢复功能，方便用户使用。（8）反向间隙和申、双向螺距误差补偿功能：（9）超大程序加工能力，不需DNC，配置硬盘可直接加工单个局达2GB的G代码程序;（10）内置RS232通信接口．轻松实现机床数据通信3.华中数控系统产品型号4.华中数控系统部件连接其中一种世纪星数控系统的接口布局实物图如下所示：在上图中有连接各个进给轴的接口，主轴的控制接口，以及用于辅助控制的输入输出接口，还提供了电源、键盘、以太网、软驱以及RS232的接口等。接下来展示一组真实的世纪星数控系统的实物连接图，

二

华中数控系统与驱动装置的连接华中数控系统的进给轴的控制类型有脉冲式接口、串行接口、模拟接口三

世纪星数控系统参数世纪星数控系统的参数修改后，都必须重启数控系统才能生效。按照功能和和重要性确定了参数的等级，装置设置了三种级别的权限，不同授权的用户可以修改相应等级的参数。通过这种方式可以对系统参数进行恰当的保护，防止不必要的事故、故障。查看和备份数据不需要特别授权。可以通过一种树型结构来描述系统的参数构