数控机床控制系统装调 第2版 课件全套 吴毅 001数控机床概述 - 007数控机床急停按钮操作

新知导入新知导入新知探究联系实际课程总结课后思考数控机床的前世今生第一阶段新知导入新知探究联系实际课程总结课后思考第一代数控（1952～1959年）采用电子管构成的硬件数控系统第二代数控（1959～1965年）采用晶体管电路为主的硬件数控系统第三代数控（1965年开始）采用小、中规模集成电路的硬件数控系统数控机床的前世今生第二阶段新知导入新知探究联系实际课程总结课后思考第四代数控（1970年开始）采用大规模集成电路小型通用电子计算机数控系统第五代数控（1974年开始）采用微型计算机控制的数控系统第六代数控（1990年开始）采用工控PC机的通用CNC系统国外的数控机床新知导入新知探究联系实际课程总结课后思考1952

年，美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，开创了世界数控系统技术发展的先河。20

世纪

80

年代中期，数控系统技术进入高速发展阶段。1986

年，三

菱

推

出

了采

用Motorola

32

位CPU

的数控系统，掀起了

32

位数控系统的热潮。1987

年，

FANUC公司32

位多

CPU

系统的问世，使系统内部各部分之间的数据交换速度较原来的16

位数控系统显著提高。2010

年国际制造技术(

机床)

展览会上，专业的数控系统制造商纷纷推出了提高控制精度的新举措。FANUC

展出的

Series30i

/31i/32i

/35i-MODEL

B

数控系统推出了

AI

纳米轮廓

控

制。SIEMENS展出的

SINUMERIK

828D数控系统所独有的

80

位浮点计算精度系统软件化控制智能化信息网络化功能复合化6体系开放化125高精度高速化43多轴加工 78绿色化发展趋势新知导入新知探究联系课程课程总结课后思考国内的数控机床我国对数控系统技术的研究始于

1958

年，经过几十年的发展已形成具有一定技术水平和生产规模的产业体系，建立了华中数控、沈阳数控、航天数控、广州数控和北京精雕数控等一批国产数控系统产业基地。虽然国产高端数控系统与国外相比在功能、性能和可靠性方面仍存在一定差距，但近年来在多轴联动控制、功能复合化、网络化、智能化和开放性等领域也取得了一定成绩对你们的若干期待新知导入新知探究联系实际课程总结课后思考1、课程结束后，能考取数维1+X证书2、自主学习，按时完成课程任务3、树立“三有”精神，心中有爱、心中有责、心中有他4、用科学的眼光看待问题，解决问题有理有据，并有批判性思维课后小作业新知导入新知探究联系实际课程总结课后作业找一找身边的数控机床，并介绍机该机床的型号和生产国家，说出它的功能和优点。并将搜集的资料做成PPT进行小组展示。谢谢01Surroundingenvironmentofmachine

tool02Precautionsfor

operators03Safety

signs04InstructionsforsafeoperationSurrounding environment of machine tool①

将影响操作的障碍物从通道、地面等处清除掉PART-01②

水和油等不得洒落在地面上。③

作业区域内照明必须充足明亮。④

在机床行程端，应采取必要的防范措施，如加设罩壳、安全网隔离。⑤

应安装通风、排气装置。⑥

应就近备置多种规格灭火器。⑦

避免曝光危害：防止热分解。Precautions for operators①

操作人员应佩戴安全眼镜，必须穿戴适合操作的服装、安全鞋、安全帽及听力保护装置，禁止穿宽松外衣、佩戴戒指、手镯和手表等各种饰物。②

长发者必须将长发卷绕在防护帽内，避免被机器卷入。③

装卸准备时，必须戴皮手套之类的安全防护工具，但按动操作面板上的开关、键、按钮时，不得戴手套。④

如因喝酒、吃药、生病等原因而缺乏正常的判断思维能力者，禁止操作机床。PART-02PART-02这个图片的学生们的做法符合安全操作规范吗？PART-04为了用户能正确、安全的操作机床，机床上装有若干个安全标牌。请充分理解标牌表示的内容后再进行机床的运转操作。禁止拆卸，污染安全标牌。Instructions for safeoperationPART-04① 在操作机床应该认真阅读安全指导书及操作说明书。② 机床操作人员在上岗之前必须进行安全操作培训，直至能安全操作后，才可操作机床。③ 安全指导书及各类说明书必须指定专人保管，放置在机床附近规定的地方，做到随时可查阅。④ 规定专人保管机床所配置的钥匙。⑤ 全体人员必须熟知紧急停止按钮的位置及操作方法。01Surroundingenvironmentofmachine

tool02Precautionsfor

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signs04InstructionsforsafeoperationSurrounding environment of machine tool①

将影响操作的障碍物从通道、地面等处清除掉PART-01②

水和油等不得洒落在地面上。③

作业区域内照明必须充足明亮。④

在机床行程端，应采取必要的防范措施，如加设罩壳、安全网隔离。⑤

应安装通风、排气装置。⑥

应就近备置多种规格灭火器。⑦

避免曝光危害：防止热分解。Precautions for operators①

操作人员应佩戴安全眼镜，必须穿戴适合操作的服装、安全鞋、安全帽及听力保护装置，禁止穿宽松外衣、佩戴戒指、手镯和手表等各种饰物。PART-02② 长发者必须将长发卷绕在防护帽内，避免被机器卷入。③ 装卸准备时，必须戴皮手套之类的安全防护工具，但按动操作面板上的开关、键、按钮时，不得戴手套。④ 如因喝酒、吃药、生病等原因而缺乏正常的判断思维能力者，禁止操作机床。PART-02这个图片的学生们的做法符合安全操作规范吗？PART-04为了用户能正确、安全的操作机床，机床上装有若干个安全标牌。请充分理解标牌表示的内容后再进行机床的运转操作。禁止拆卸，污染安全标牌。Instructions for safeoperationPART-04① 在操作机床应该认真阅读安全指导书及操作说明书。② 机床操作人员在上岗之前必须进行安全操作培训，直至能安全操作后，才可操作机床。③ 安全指导书及各类说明书必须指定专人保管，放置在机床附近规定的地方，做到随时可查阅。④ 规定专人保管机床所配置的钥匙。⑤ 全体人员必须熟知紧急停止按钮的位置及操作方法。Introduction to spindle driveunitPART-01由主轴驱动单元、主轴伺服电动机、传感器等构成的装置称为交流主轴驱动装置，简称主轴驱动装置。主轴驱动单元的功用是驱动主轴电机运行，主轴电机和主轴相连带着刀具进行零件的加工。安装在机床电柜里的主轴驱动单元安分为αi-B系列和βi-B系列，αi-B系列的主轴驱动单元是独立结构，与电源单元、伺服单元分开。PART-01βi-B系列主轴驱动单元是多伺服轴/主轴一体型βiSVSP-B单元，可以驱动三个βi-B伺服电机和一个βiI-B主轴电机运行。PART-02主轴电机具有平滑的旋转特性、优秀的加速能力以及高可靠性。搭配内置传感器可以实现高精度定位与控制。PART-02主轴电机类型特点主轴电机类型

iI-B/βiI-B小型、轻量，适合数控的高性能主轴电机，通过采用主轴HRV

控制，可实现高效、低发热驱动，采用符合国际标准(IEC)的防水设计和耐压设计，可靠性和耐环境性进一步提高。

iI-B/βiI-B

iIP-B/βiIP-B在低速领域实现了高扭矩的主轴电机，应用于低速高扭矩的场合。

iIP-B/βiIP-B

iIT-B/βiIT-B通过将附带贯通孔的主轴电机与主轴进行直接连结，实现主轴的高速化，并且可进行高效率的中心出水加工。

iIT-B/βiIT-B

iIL-B具有低温升、高速旋转、低速大扭矩、低振动特点的液冷主轴电机。通过与加工中心的主轴直接连结，可实现无齿轮化、高精度化。

iIL-BSerialspindleandanalog

spindlePART-03

全功能数控机床的主传动系统多采用无级变速。目前，无级变速系统根据控制方式不同主要有变频主轴和串行主轴两种，一般采用交流主轴电机，通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。另外根据主轴速度控制信号不同可分为模拟量控制的主轴驱动装置和串行数字控制的主轴驱动装置两类。PART-03目前市场上全功能的数控机床采用数控系统数字量输出+主轴驱动单元+交流主轴电机的形式，机床功能非常强大，称为串行主轴。模拟量控制的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电动机控制，有通用变频器控制通用电机和专用变频器控制专用电机两种形式。市场上经济型机床采用数控系统模拟量输出+变频器+感应电机的形式，性价比很高，这时也可以将模拟主轴称为变频主轴。PART-03αI-BseriesspindledriveunitintroductionPART-0401小型化通过采用最新的低损耗功率元件和新开发的高效率散热器，实现了机身的小型化。通过改进电缆连接器的形状，缩短了控制盘内电缆的长度。PART-0402节能从小容量到大容量，所有型号均采用电源再生方式，从而实现节能。采用最新的低损耗功率元件，从而有效降低发热量。PART-0403节省配线由于主轴放大器实现FSSB

化，只通过光缆就能将伺服放大器和主轴放大器与CNC相连接。放大器之间的连接电缆只需1根。内置电机输出接线板和法兰部之间的接地，无需使用电缆进行外部连接（必须从法兰上连接强电盘上的系统地线）。04动力线使用连接器装配使用连接器装配输入电源线及电机的动力线（大容量的型号则采用端子台），从而大幅缩短将动力线安装到伺服放大器强电盘所需的时间，以及从伺服放大器强电盘拆卸动力线所需的时间。PART-0405更好的维护性PART-04更换散热器冷却风扇电机时，无需从强电盘上拆下整个单元。通过故障诊断功能，可在CNC

画面上确认诊断信息，有助于查明伺服报警及主轴报警的发生原因。可以监控通用电源的输入电源电压。因输入电源异常而发生报警时,容易查明原因。βiSVSP-B一体型单元是一种可靠性强、性价比卓越、多伺服轴/主轴一体型单元。PART-04所有型号均采用电源再生方式，从而实现节能。采用最新的低损耗功率元件，从而有效降低发热量。PART-04更换散热器冷却风扇的电机时，无需从强电盘上拆下伺服放大器。利用故障诊断功能，在CNC

画面得到相关诊断信息，有助于确定伺服报警、主轴报警原因。监视βiSVSP-B的输入电源电压，在由于输入电源异常而发生报警时，很容易确定原因。PART-04利用附加轴连接βi-B放大器时，以往采用电缆连接来连接直流母线，但伺服放大器βiSVSP-B系列可采用短路棒连接。放大器的宽度除了以往的260mm宽以外，还推出了小型化至180mm宽系列。3.提高易用性PART-04伺服放大器βiSVSP-B系列通过无缝组合，可使用以下CNC和电机。适用CNC

：30i/31i/32i系列、0i-F系列、0i-Fplus系列适用电机：伺服电机 i-B、βi-B

系列、主轴电机 iI-B、βiI-B系列PART-044.无缝化PART-01伺服驱动单元硬件规格

当伺服驱动单元出现故障的时候，可以通过查询系统画面里的伺服信息画面，确认αi-B伺服驱动单元（SVM）规格号信息是A06B-6240-H103。此规格号与其铭牌上的规格号是一致的。根据此规格向数控系统厂商咨询购买相同型号的备件进行更换。伺服信息被保存在FLASH-ROM中。如果画面所显示的ID信息与实际ID信息不一致的项目，在项目的左侧显示出“*”。PART-01查看方式伺服驱动单元铭牌伺服信息画面操作直接查看，机床无需开机机床开机后在伺服信息画面查看记录手写记录，易丢失无需记录PART-01

进入系统1.按下系统功能键画面

2.按拓展键 找到系统画面3.选择伺服信息

进行查看PART-01

进入系统1.按下系统功能键画面

面

过

2.按拓展键 找到系统画3.选择

进入系统配置界面，在此界面通

可以查看系统硬件和软件配置P

M

C

结

构

、

信

号

与

软

元

件Fanuc PMC and external signalexchangePART-01PMC的信号地址包括与机床侧之间的输入/输出信号、与CNC之间的输入/输出信号、内部继电器、PMC参数等。CNC机床外设公共端接收驱动负载电源PLC内部继电器（R）扩展继电器（E）报警信息地址（A）定时器（T）计数器（C）保持继电器（K）数据表（D）*ESP、*DECx等 IO模块GFXYPMC signal address definitionPART-02X来自机床侧的输入信号。如接近开关、操作按钮等输入信号元件。PLC

接收从机床侧各装置的输入信号，在梯形图中进行逻辑运算，作为机床动作的条件及对外围设备进行诊断的依据。PART-02Y由PLC输出到机床侧的信号。在PLC控制程序中，输出信号控制机床侧的电磁阀、接触器、信号灯等动作，满足机床运行的需要。PART-02G由

PLC

侧输出到系统部分的信号。对系统部分进行控制和信息反馈（如轴互锁信号、M代码执行完毕信号等）PART-02F

由控制伺服电机与主轴电机的系统部分侧输入到

PLC

信号。系统部分就是将伺服电机和主轴电机的状态，以及请求相关机床动作的信号（如移动中信号、位置检测信号、系统准备完成信号等），反馈到PLC中去进行逻辑运算，作为机床动作的条件及进行自诊断的依据。PART-02G/F由

CNC

控制软件决定各信号的具体含义，可通过功能连接说明书查询。X/Y外设与PLC中信号的对应关系由机床厂家设计人员自行分配。直接读取信号

部分X信号可由CNC直接读取，不需要PLC处理，因此及时响应性更好。这些X信号是CNC软件确定的，如急停信号（*ESP）、跳转信号（SKIP）、参考点减速信号（*DECx）等均为此类信号。PART-02R/E①

内部继电器

R和扩展继电器

E，在顺序程序执行处理中使用于运算结果的暂时存储的地址。②

内部继电器

R和扩展继电器

E的区别在于，在多PLC的系统中各PMC均有单独的R地址而E地址则为各PLC共用。③

R9000及以后的地址为预留区信号，不能在顺序程序中写入。PART-02PMC program structure and workingprocessEND1(SUB

1)END2(SUB

2)SPE(SUB72

)SP(SUB71

)SP(SUB71

)SPE(SUB72

)SP(SUB71

)SPE(SUB72

)END(SUB

64)END1(SUB

1)END2(SUB

2)END 2(SUB2)SP (SUB71

)SPE(SUB

72)SP (SUB71

)SPE(SUB

72)SP (SUB71

)SPE(SUB72)END(SUB64

)1

级程序END 1(SUB

1)2

级程序1级程序：主要处理急停、跳转、超程等紧急动作不使用第1级时，只编写END1命令。2级程序：主要是完成各种控制功能。PART-03子程序子程序：1）重复执行的处理或模块化的程序可编写为子程序2）子程序只有被调用的情况下才参与PMC的扫描若不调用则不占用PLC扫描时间。3）子程序可以提高梯图的可维护性及编写的灵活性PART-03END1(SUB

1)END2(SUB

2)SPE(SUB72

)SP(SUB71

)SP(SUB71

)SPE(SUB72

)SP(SUB71

)SPE(SUB72

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1)END2(SUB

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)SPE(SUB

72)SP (SUB71

)SPE(SUB

72)SP (SUB71

)SPE(SUB72)END(SUB64

)1

级程序END 1(SUB

1)2

级程序PART-03梯图执行状态PLC报警显示梯图结构列表线圈触点电力功能梯级PART-03PLC各级程序处理优先级① PLC扫描周期通常为8ms。②

PLC采用循环扫描方式，从程序开头顺序执行到结尾称为一个循环处理周期，循环处理周期等于扫描周期，它的长短决定于PLC步数，循环处理周期越短信号的响应性越好。PART-03PLC各级程序处理优先级③ 循环处理周期同时也受到一级程序语句数的影响，一级程序语句数越多则二级程序的分隔数越多，循环处理周期越长。所以一级程序编制尽量短，可以把一些需要快速响应的程序放在一级程序中。PART-03PLC各级程序处理优先级循环扫描，顺序执行，从上到下，从左到右。PLC还未扫描到相应语句时，语句中线圈的状态由上一次PLC扫描此语句时线圈的状态所决定。AABCACABC CABCAB

CPMC programming software componentsPART-04定时器：用于做时间的延时导通。定时器号定时器地址①

按功能键②

再按软键显示定时器设定画面。01PART-04种类设定时间范围备注1msec1msec～32.7秒8msec8msec～262.1秒定时器号9以上的初始值10msec10msec～327.7秒48msec48msec～1572.8秒定时器号1～8的初始值100msec100msec～54.6分1秒1秒～546分1分1分～546时定时器精度种类

按软键 可以选择光标所在位置定时器的精度。PART-04注释画面注：定时器注释信息需要在PMC配置中的符号画面进行编辑。软键 按下可以显示带有注释的定时器画面

。注释显示区计数器：用来计数02计数器类型计数器号计数器地址①

按功能键② 再按软键

显示计数器设定画面。注：计数器画面使用要结合计数器功能指令使用。PART-04PART-04设定值：为设定的计数器的上限值。现在值：显示为当前的计数值。PART-04注释画面

软键 按下可切换显示带有注释的计数器画面。注释显示区PART-05

地址#7#6#5#4#3#2#1#0R9091FLFL2RUNONOFFR9091.0：常0信号

9091.1：常1信号

R9091.2：PLC运行R9091.5：0.2秒周期信号R9091.6：1秒周期信号连

接

、

更

改

与

编

程Introduction to ladder ⅢsoftwarePART-01

FANUC

LADDER

Ⅲ

软件是FANUC系统PMC程序专用编程软件，安装在PC机上，可以新建和编辑PMC程序，也可以通过软件与CNC系统进行在线监控梯形图状态。Fanuc ladder Ⅲ online usesetting联机使用

PC中的LADDER

Ⅲ软件通过网线连接到FANUC数控系统中，通过相关设置后可读取数控系统的梯形图、寄存器状态，也可以在线监控梯形图的运行、在线修改梯形图逻辑等。PART-02PART-0201基本步骤① 安装LADDER

Ⅲ软件到电脑。②PC侧IP地址与NC侧IP地址设定要遵循以下原则：IP地址设定前三位必须一致最后一位必须不同。③ 将网线插入电脑和数控系统网络接口。④ 数控系统IP设置及端口设置。PART-0202数控系统设置① [公共]参数设定：按【SYSTEM】键-按[+]软键-[内藏口]软键-[公共]软键，进入以太网参数设置画面，根据实际情况设定CNC的I

P

地

址

，

通

常

使

用

推

荐

值192.168.1.1。PART-0202数控系统设置② [FOCAS2]参数设定:按软键

[FOCAS2]

，进入FOCAS2参数设定画面，用于设定TCP（8193）、UDP（8192）端口和时间间隔（10）。PART-0202数控系统设置③ PMC在线功能设定:按【SYSTEM】键-[＞]软键-[PLC配置]软键-[在线]软键，进入在线监测参数设定画面，将高速接口选择使用，参数设定如图所示。PART-0203电脑端检测连接状态①

在电脑端按组合键【win】+R，出现下面左图命令栏。②

命令栏输入C

M

D

，

确定，

出现上面右图命令栏，

输入指令：

P

I

N

G192.168.1.1。PART-0203电脑端检测连接状态①

在电脑端按组合键【win】+R，出现下面左图命令栏。③

当收到回复，有字节后，说明电脑与数控系统连接正常。PART-0204PC端软件设置打开LADDERⅢ点击“工具(Tool)”选项的“通讯(Communication)”选项，再点击“通讯设置(NetworkAddress)”→“添加主机(Add

HOST)”页面打开后，

“地址(Host)”栏填写CNC侧IP地址、

“端口号(Port

No.)”填写CNC侧“TCP”的字符，时间间隔栏(Time

Out)必须和CNC侧的一致。PART-03Tool（工具）菜单下面的选项：Load

from

PMC获取系统梯形图常用快捷菜单：运行/停止 梯形图监控在线/离线 在线编辑信号触发连接/断开PMCPART-04新建程序打开程序关闭程序3保存另存为PMC类型转