《数控机床系统连接与调试》电子教案

学习情境一认识数控机床任务一数控车床基本知识教学方法计划课时4学时授课地点教室多媒体室、数控车间教学目的及要求1、使同学们了解数控机床的基本知识2、了解数控车的产生、发展、加工特点，为后续课程奠定基础。教学重点难点1、数控技术2、数控车床的概况3、数控系统教学条件教室多媒体仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件数控车间车床教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排情境描述1、机械零件是怎么产生的2、什么是数控机床3、数控车床的产生和发展史4、什么是数控技术5、数控车床概况教师介绍1学时数控车床仿真软件操作仿真软件的操作使用2、数控车仿真操作教师讲解1学时数控车床操作1、安全生产2、机床的结构、维护与保养3、数控机床系统面板熟悉学生操作为主教师指导2学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习1、数控车操作安全生产规程2、国内外数控机床发展情况3、我国数控技术与国外比较形成论文或者报告4、普车与数控车的区别（论文）学生课下自学教学后记一、情境描述（一）数控车床的产生、发展和未来趋势如何？1）数控技术发展的原因客观：计算机、电子技术发展主观：战争需要2）数控机床的出现和发展史：

第一阶段：（1952年～1970年）硬线数控阶段第一代：1952年,美国麻省理工学院研制，电子管控制的第一台三坐标联动的铣床；第二代：1959年,出现了晶体管控制的“加工中心”；第三代：1965年,出现了小规模集成电路.使数控系统的可靠性得到了进一步的提高；以上三代数控系统都是采用专用控制硬件逻辑数控系统,称为普通数控系统,即NC系统.。第四代：1967年以计算机作为控制单元的数控制系统.FMS(FlexibleManufacturingSystem),柔性制造系统。第二阶段：计算机数控阶段（1970年～今）

第五代：1970年,美国英特尔开发使用了微处理器.CNC。3）未来趋势（二）数控、数控技术和数控机床数控：数控是数字控制(Numericalcontrol)的简称,是近代发展起来的，用数字化信息进行控制的自动控制技术.其含义使用以数值和符号构成的数字信息自动控制机床的运转.数控技术：用数字控制技术来控制机床按预先制定的程序来动作。数控机床：数字控制机床（NumericalControlMachineTools），也称NC机床.利用数控技术，准确的按照事先安排好的工艺流程实现加工动作的金属切削机床。（三）数控机床的加工特点（四）国内外数控机床和加工的现状与差别留给学生写论文二、数控车床观摩（车间）数控车床，计算机数字控制的车床数控车的结构特点数控车的组成（车床组成视频）加工程序加工程序输入输出装置数控系统机床（本体）伺服系统辅助控制装置反馈系统数控机床的基本组成及工作原理3、数控车床的分类(1)按车床主轴位置分类1)立式数控车床

2)卧式数控车床(2)按刀架数量分类1)单刀架数控车床

2)双刀架数控车床

(3)按功能分类1）经济型数控车床

2）普通数控车床

3）车削加工中心

(4)按系统控制原理分类（1）开环系统（2）闭环系统：半闭环系统和全闭环系统4、数控车的加工范围（零件车削模拟视频、车床概述视频、车床加工实例视频）5、数控车的优点和特点（1）优点：1）适应能力强2）加工精度高3）工序集中，周期短4）能完成复杂型面加工5）技术含量高，有利于现代化管理（2）加工特点：1）超精零件2）形状复杂零件3）普通机床不能加工的零件4）一次装夹，多工序加工5）同时加工两个或两个以上的零件6）同时加工多工序的不同零件7）自动化程度高三、数控车床的操作（一）安全生产数控车的开机与关机：开机：机床开----系统开----急停开关机：急停关----系统关----机床关1.机床加工前注意事项（1）机床通电后，检查各开关、按钮和键是否正常、灵活，机床有无异常现象。（2）检查电压、油压、气压是否正常，有手动润滑的部位先要进行手动润滑。（3）各坐标轴手动回零（机床原点）。若某轴在回零点位置前已处在零点位置，必须先将该轴移开原点一段距离，再进行手动回零点。（4）在进行工作台回转交换时，台面上、护罩上、导轨上不得有异物。（5）为了使机床达到热平衡状态，必须使机床空运转15min以上。（6）NC程序输入完毕后，应认真校对，确保无误，其中包括代码、指令、地址、数值、正负号、小数点及语法的查对。（7）按工艺规程安装、校准好夹具。（8）正确测量和计算工作坐标系，并对所得结果进行验证和验算。（9）将工件零点输入到偏置页面，并对坐标、坐标值、正负号及小数点进行认真核对。（10）未装工件前，程序要进行空运行，看程序能否顺利执行，刀具长度选取和夹具安装是否合理，有无超程现象。（11）刀具补偿值（刀长、半径）输入偏置页面后，要对刀具补偿号、补偿值、正负号、小数点进行认真核对。（12）装夹工件时，注意螺钉压板是否妨碍刀具运动，检查零件毛坯和尺寸是否有超常现象。（13）检查各刀头的安装方向及刀具旋转方向是否符合程序要求。（14）查看各刀杆前后部位的形状和尺寸是否符合加工工艺要求，是否碰撞工件与夹具。（15）镗刀头尾部露出刀杆直径部分，必须小于刀尖露出刀杆直径部分。2.加工中注意事项（1）无论是首次上机床加工的零件，还是周期性重复上机床加工的零件，都必须按照图样工艺、程序和刀具调整卡，进行逐把刀逐段程序的试切。（2）单段试切时，快速倍率开关必须置于较低档。（3）每把刀首次使用时，必须先验证它的实际长度与所给补偿值是否相等。（4）在程序运行中，要重点观察数控系统上的几种显示：①坐标显示。可了解目前刀具运动点在机床坐标系及工作坐标系中的位置，了解这一程序段的运动量，还剩余多少运动量等。②寄存器和缓冲寄存器显示。可看出正在执行程序各状态指令和下一程序段的内容。③主程序和子程序。可了解正在执行程序段的具体内容。（5）试切进刀时，在刀具运行至工件表面30～50mm处，必须在进给保持下，验证Z轴剩余坐标值和X，Y轴坐标值与图样是否一致。（6）对一些有试刀要求的刀具，采用“渐进”的方法。如镗孔，可先试镗一小段长度，检验合格后，再镗刀整个长度。使用刀具半径补偿功能的刀具数据，可由小到大，边试切边修改。（7）试切和加工中，刃磨刀具和更换刀具辅具后，一定要重新测量刀长并修改好刀补值和刀补号。（8）程序检测时应注意光标所指位置是否合理、准确，并观察刀具与机床运动方向坐标是否正确。（9）程序修改后，对修改部分一定要仔细计算和认真核对。（10）手轮进给和手动连续进给操作时，必须检查各种倍率开关所选择的位置是否正确，确认正负方向，认准按键，然后再进行操作。（11）禁止用手或其它方式接触正在旋转的主轴、工件或其他运动部位。（12）禁止在加工过程中测量工件、变速，更不能用棉丝擦拭工件，也不能清扫机床。（13）在加工过程中，不允许打开机床防护门。（14）在必须修改机床参数时，请确保对参数的功能有深入全面的了解。不正确的参数设置可能引起机床的误动作，从而引起工件或机床本身的损坏，甚至伤及操作者。3.零件加工完毕后应注意的事项（1）全批零件加工完毕后，为便于下一次加工，应该对刀具号、刀补值，使程序、零点偏置、调整卡及工具中的刀具号、刀补值完全一致后存档。（2）从机床刀库中卸下刀具，按调整卡和程序，清理编号入库。（3）卸下夹具，某些夹具应记录安装位置及方位，并做出记录，存档。（4）清扫保养机床。（5）将各坐标轴停在导轨中间位置，绝对不要压在超程开关接触点上。（二）机床的维护、保养数控机床及机、电、液等技术于一身，因此数控机床维护人员不仅要有机械结构、机械加工工艺以及液压、气动方面的知识，还要具备计算机、自动控制机测量技术等方面的知识。数控机床的维护保养工作有：（1）操作人员在每次操作机床前必须确认主轴润滑油与导轨润滑油符合要求、气压正常。（2）防止灰尘进入数控装置内。根据周围温度环境状况，定期检查清扫数控柜。电器柜内电路板和元器件上有灰尘时应及时清扫。（3）每天检查数控装置上的每个风扇工作情况是否正常，定期清理风扇过滤网上积聚的灰尘，保证过滤通风道无堵塞现象。（4）定期检查电器部件，检查继电器、插头及电缆的触点是否出现接触不良、断线、短路等故障。（5）经常监视数控系统的电网电压。数控系统允许的电网电压范围在额定值的85%～110%。对于电网质量比较恶劣的地区，应配置数控系统的交流稳压装置。（6）定期进行机床水平和机械精度检查并校正，进行丝杆反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿，机床回参考点位置校正，并适时对各坐标轴进行超程限位检验。（7）机床闲置时，经常给数控系统通电，在机床驱动锁住的情况下使其空运行。在空气湿度大的季节应每天通电，以保证电子元器件的性能稳定可靠。四、任务拓展和知识准备（以论文形式提交，电子版和手写板均可）上网或去图书馆查找资料，了解普通车床与数控车床有什么区别？学习情境一认识数控机床任务二数控系统及面板教学方法计划课时4学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、了解数控车常见数控系统2、熟悉FANUC0i系列数控系统及面板教学重点难点1、FANUC0i系列数控系统及面板熟练操作2、FANUC0i面板按钮的含义教学条件1、教室多媒体2、仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排面板认识1、给出各类机床系统和面板2、重点分析FANUC数控系统4、重点分析FANUC数控面板教师介绍1学时数控仿真与操作（输入程序）输入现有程序，熟悉系统面板熟悉数控机床操作面板学生为主教师辅导1学时仿真软件认识、熟悉仿真软面板操作学生操作为主教师指导1学时车间实操面板数控车间面板操作数控机床操作安全知识数控机床操作按键含义1学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习1、其他数控系统的面板2、其他数控系统的类型学生课下自学教学后记一、数控车典型数控系统介绍1、FANUC数控系统介绍FANUC0i系列FANUC0imate系列（上网）2、SIEMENS数控系统介绍SIEMENS810、840（上网）3、国产数控系统介绍华中数控、KND数控、广州数控其他数控系统（上网）二、数控面板（一）FANUCOi系统面板（二）FANUCOi操作面板三、操作界面四、数控程序处理学习情境一认识数控机床任务三数控车床对刀操作教学方法计划课时4学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、了解数控车刀的种类特点，学会对刀2、理解机床坐标系3、理解工件坐标系4、能领会机床坐标系和工件坐标系的关系教学重点难点1、对刀操作2、工件坐标系的确定3、机床坐标系和工件坐标系的关系教学条件1、教室多媒体2、仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排导入（提问）1、数控机床操作为什么回参考点？2、数控机床操作为什么对刀？教师介绍0.5学时数控机床相关坐标系（讲授）机床原点、机床坐标系工件原点、工件坐标系刀具的种类、材料教师介绍1学时数控仿真（实施）定义毛坯、安装工件安装刀具刀具仿真软件对刀操作仿真软件对刀验证仿真加工练习对刀学生操作为主教师指导1学时数控机床实操（实施）工件安装刀具安装对刀操作对刀验证与加工教师先演示学生然后操作教师指导1学时零件检测（检查）1、零件尺寸精度2、零件尺寸精度与对刀关系3、总结教师点评0.5学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习1、其他对刀方法了解2、刀具材料了解3、刀具几何参数的学习4、刀具刃磨的方法学生课下自学教学后记一、学习情境描述及工作任务安排执行对刀操作，根据给定程序，完成阶梯轴加工，材料45钢，毛坯尺寸φ40*103，见下图：1、为什么要回参考点？（机床相关坐标系）2、为什么要对刀？（工件坐标系和机床坐标系的联系）3、首先考虑怎么建立工件坐标系4、用几把刀具加工？刀具材料如何？5、工件的装夹与定位6、实施仿真对刀操作与加工（上机任务）7、实施实际车间对刀操作与加工（动手操作）8、工件检测，分析对刀对零件加工精度的影响二、制定加工工艺（一）工件的装夹与定位（1)常用夹具介绍（2)工件的安装与找正（二）数控车床坐标系（1）数控车床坐标系的确定原则①刀具相对于静止工件运动；②X、Y、Z坐标轴由右手笛卡尔直角坐标系决定，见图1.11所示。③坐标轴的确定：Z轴是平行于主轴轴线的坐标轴；X轴在与Z轴垂直的平面内，即平行于工件的装夹平面。④增大刀具与工件距离的方向为各坐标轴的正方向，图1.12所示为数控车床的坐标系。图1.11右手笛卡尔直角坐标系图1.12数控车床坐标系（2）数控车床加工中的几个坐标系①机床坐标系机床坐标系是机床上固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点，是一个固定的点。机床坐标系是为了确定机床的运动方向和移动距离的，数控车床的机床原点一般设在卡盘前端面或卡盘后端面的中心，如图1.13所示。②工件坐标系工件坐标系是编程人员在编程时使用的。编程人员以工件图纸上的某一固定点为原点而建立的坐标系称为工件坐标系，也称为编程坐标系，如图1.13所示。③局部坐标系在工件坐标系中编程时，在工件坐标系内设有子坐标系，这样比较有利于编程，这个子坐标系称为局部坐标系。图1.13机床坐标系和工件坐标系（3）机床原点和参考点（三）数控车刀的种类及特点1.数要求加工对车刀的要求1）精度高2）刚性好3）耐用度高4）安装调整方便2.车刀的分类（1）按车刀结构分有整体式、机夹式、焊接式和可转位式四种。①整体车刀：用整体高速钢制造。②焊接车刀：焊接硬质合金或高速钢刀片。③机夹车刀：硬质合金刀片用机械夹固的方法固定在刀杆上。④可转位车刀：使用可转位刀片的机夹车刀。图1.9车刀按结构分类（2）按加工内容分类按车削加工内容分为端面车刀、外圆车刀、内孔车刀、切槽刀、螺纹车刀等。（3）按车刀的形状分类①尖形车刀：以直线形切削刃为特征的车刀。②圆弧形车刀：以圆弧形切削刃为特征的车刀，车刀圆弧刃每一点都是车刀的刀尖。③成形车刀：也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。3．车刀材料车刀材料是指刀头部分的材料，在数控车床上常采用高速钢、硬质合金或涂层刀具。（1）高速钢高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的材料。高速钢刀具制造简单，刃磨方便，韧性较好，能承受较大的冲击力。但其耐热性较差，因此不能用于高速切削。（2）硬质合金硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，因此其常温硬度很高，热熔性、热硬性高，切削速度比高速钢提高4~7倍。其缺点是脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不强。（3）涂层刀具涂层刀具是在韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。涂层刀具具有较高的耐磨性，加工材料硬度越高，涂层刀具效果越好。三、程序输入把现有程序输入到数控仿真或数控机床中，为加工做好准备四、数控仿真和实操（一）仿真对刀方法（仿真辅导时讲解）（二）实操对刀方法（车间现场讲解）1、数控车刀架介绍2、刀具的安装要求与操作1）刀具伸出刀架长度2）车刀垫铁3）车刀刀尖4）主偏角和副偏角五、零件检测分析零件尺寸精度与对刀关系，了解对刀的意义。六、任务扩展及自学1、其他对刀方法了解2、刀具材料了解3、刀具几何参数的学习4、刀具刃磨的方法项目2数控机床电气控制认知任务一数控机床常用电气元件认知教学方法计划课时4学时授课地点教室多媒体室、数控车间教学目的及要求1、了解常用电气元件的结构、工作原理及选择。2.、掌握常用电气元件的接线方法。教学重点难点1、电气元件的结构、工作原理2、常用电气元件的符号3、常用电气元件的接线方法教学条件教室多媒体电气元件实物数控车仿真软件数控车间车床教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排情境描述1、数控机床常用电气元件2、电气元件的结构、工作原理3、电气元件的符号4、电气元件的接线方法教师介绍2学时电气元件拆装1、电气元件结构认知2、电气元件拆装及注意事项学生操作为主教师指导2学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习机床中电气元件总结2、断路器的选型3、电气原理图的识读学生课下自学教学后记一、数控机床常用电源装置1、机床变压器数控机床需要各种电源，通过电源配制提供给数控机床各种电源，以满足不同负载的要求。常用变压器有单相变压器和三相变压器两种，适用频率为50-60HZ，电压不大于500V的电路中。单相变压器常用作机床控制电路或局部照明及指示灯的电源用，三相变压器主要是给伺服驱动装置提供动力电，见图2-1所示。（a）单项变压器实物及其电气符号（b）三相变压器实物及其电气符号图2-1变压器实物及其电气符号（1）伺服变压器由于伺服驱动单元工作需要主电源和辅助电源，而主电源要求不一定是三相380V，不同的伺服可能需要不同的电源，例如：日本FUNAC要求3~200V（三相交流200V）、武汉华中要求3~220V等，但是电网提供的电源电压是3~380V。所以大多数控机床都安装有伺服变压器。有的数控机床电器柜里安装了不止一台变压器，而是安装了两台或三台，那是根据功率而定的。（2）控制变压器数控机床还要用到控制变压器，提供所需要的电源电压。如为交流接触器线圈或电磁阀提供110V或127V电压，为照明灯提供36V安全电压等。2、开关电源在生产设备的电气控制中常常需要用到稳定的直流电源。如数控机床中的数控装置需要24V直流电源供电，电磁阀的绕组、可编程控制器的输入、输出等都需要直流电源。开关电源（SwitchingModePowerSupply）是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电装置，其功能是将一种形式的电能转换为另一种形式的电能，需要压、整流、滤波、稳压四个环节完成。图2-2开关电源及其电气符号开关电源的接线如图2-2所示，交流110V或220V输入，直流24V输出。下面的三个接点接电源的输入端220V交流电的L、N和接地。上面的四个点分别是两个24V接点和2个公共端接点。在接线操作中可以分别引出两组24V直流电压供电。开关电源的电气符号如图2-2所示。开关电源使用注意事项：（1）开关电源的输入电压可以是220V或是110V，根据电路设计合理选择输入电压档位，否则会造成开关电源的损害。（2）注意分辨开关电源输出电压接线柱的地线端和零线端，并确保开关电源接地可靠。二、数控机床常用低压电器1.低压断路器低压断路器(breaker)又称为自动空气开关是将控制和保护的功能合为一体的电器（见图2-3所示）。它常作为不频繁的接通和断开的电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或欠压等故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电器设备并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。图2-3低压断路器外形（1）低压断路器的型号及意义低压断路器的型号及意义见图2-4所示。图2-4低压断路器的型号及意义（2）低压断路器的电气符号及文字符号低压断路器电气符号及文字符号见图2-5所示。图2-5低压断路器电气符号及文字符号（3）低压断路器的工作原理低压断路器的工作原理如图2-6所示。1-弹簧；2-三相触点；3-锁扣；4-搭钩；5-转轴；6-电磁脱扣器；7-连杆；8，10-衔铁；9-拉力弹簧；11-欠压脱扣器；12-热脱扣器双金属片；13-热元件图2-6塑壳式低压断路器原理图低压断路器的三相触点包括动触点和静触点，串接在被控制的三相电路中。工作时，动触点与静触点闭合，低压断路器处于接通状态。低压断路器具有操作安全、使用方便、工作可靠等特点，且动作后不需要更换元件。因此，在工业生产、生活等方面获得广泛应用。（4）断路器的选型选用低压断路器时，应满足以下要求：1）低压断路器的额定电压和额定电流应不小于电路的额定电压和最大工作电流。2）热脱扣器的整定电流与所控制负载的额定电流一致。3）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的最大电流。4）极限分断能力不小于电路中的最大短路电流。5）欠电压脱扣器的额定电压应等于电路的额定电压。6）断路器应用于照明电路时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般取负载电流的6倍；用于保护电动机时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般取电动机起动电流的1.7倍或取热脱扣器额定电流的8-12倍。2.接触器接触器是用于远距离频繁地接通与断开交、直流主电路及大容量控制电路的一种自动切换电器。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器，电焊机等。接触器种类很多，按其主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器（1）交流接触器1）交流接触器外形及结构交流接触器（ACcontactor）是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。交流接触器常用于远距离接通和分断交流电路。其外形和内部结构如图2-7所示，由电磁系统、触点系统、灭弧装置、弹簧和支架底座等部分组成。(a)交流接触器外形图动断触点动断触点（b）内部结构示意图图2-7交流接触器外形和内部结构示意图2）交流接触器组成①电磁系统②触点系统（a）点接触桥式触点（b）面接触桥式触点（c）指式触点图2-8触点的结构形式③灭弧装置1-静触点；2-动触点；v1-动触点移动速度；v2-电弧在电磁力作用下的移动速度图2-9灭弧装置3)交流接触器的电气符号接触器的额定电压是指主触点的额定电压，额定电流是指主触点的额定电流。常用交流接触器的型号有CJ20、CJX1、CJ12和CJ10等系列。接触器的型号，如CJ10-20，其中CJ表示交流接触器，10表示设计序号，20表示主触点额定电流为20A。其实物及电气符号见图2-10所示。（a）交流接触器（b）交流接触器电气符号图2-10交流接触器的实物及电气符号（2）直流接触器直流接触器主要用来远距离接通和分断直流电路，以及频繁地控制直流电动机的起动、反转与制动等。直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，只是采用了直流电磁机构。为了保证动铁心的可靠释放，常在磁路中夹有非磁性垫片，以减小剩磁的影响。直流接触器的主触点在断开直流电路时，如电流过大，会产生强烈的电弧，故多装有磁吹式灭弧装置，如图2-11所示。图2-11磁吹式灭弧装置1-静触点；2-动触点；3-引弧角；v1-动触点移动速度；v2-电弧在电磁力作用下的移动速度由于磁吹线圈产生的磁场经过上、下导磁片，磁通比较集中，电弧将在磁场中产生更大的电动力，使电弧拉长并拉断，从而达到灭弧的目的。3.漏电保护开关（1）漏电保护开关的结构与工作原理漏电保护开关简称漏电开关，其特点是能够在检测与判断到触电或漏电故障后自动切断故障电路，用作低压电网人身触电保护和电气设备漏电保护的自动开关。按其脱扣原理的不同，有电压动作型和电流动作型两种，脱扣器结构有纯电磁式、半导体式和灵敏继电器式三种。图2-12所示为电流动作型漏电保护开关的工作原理。图中的漏电开关由零序电流互感器、放大器、断路器和脱扣器四个主要部件组成。其工作原理是：设备正常运行时，主电路电流的相量和为零，零序电流互感器的铁心无磁通，其二次绕组无电压输出。若设备发生漏电或单相接地故障时，由于主电路电流的相量不再为零，则零序电流互感器的铁心中产生磁通，其二次绕组有电压输出。经放大器判断后，输人脱扣器，使断路器QF跳闸，从而切断故障电路，避免人员发生触电事故。图2-12电流动作型漏电保护开关工作原理（2）漏电保护开关的使用维护1）漏电开关的漏电、过载、短路保护特性均由制造厂整定，在使用中不可随意调节。2）新安装或运行一段时间后（一般每隔一个月）的漏电开关，需在合闸通电状态下，按动试验按钮，检査漏电保护性能是否正常可靠。3）被控制电路发生故障（漏电、过载、短路）时，漏电开关分闸，则操作手柄处于中间位置，当查明故障原因、排除故障后再合闸时，先将手柄向下扳动，当操作机构脱开后，才能进行合闸操作。4）漏电开关因被控制电路短路而分断后，须打开盖子检查触点，进行维护清理。4.熔断器（1）熔断器外形熔断器（fuse）是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器主要有熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成，其实物及接线如图2-13（a）（b）所示。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路保护的电器。（a）实物图（b）接线图及符号图2-13熔断器实物图、接线及符号（2)熔断器型号及含义熔断器型号及含义见图2-14所示。图2-14熔断器型号含义5.中间继电器（1）中间继电器外形继电器在使用时一般都是由继电器和继电器底座组合而成，继电器底座可以快速安装在导轨上，并能够把继电器的线圈和触电的接点引出到底座的快速连接柱上，使得在使用和接线时都非常方便，如果继电器损坏也可以直接将继电器从底座上拔出直接更换，节省了维修时间，MY2NJ(DC24V)型号的继电器如图2-15所示。图2-15继电器的组成（2）中间继电器型号及意义中间继电器型号及意义见图2-16所示。图2-16继电器型号及含义（3）中间继电器的电气符号及文字符号中间继电器的电气符号及文字符号见图2-17所示。图2-17继电器电气符号和文字符号（4）中间继电器的接线按线圈电流种类不同分有：交流继电器和直流继电器。在数控机床中一般使用线圈电压是直流24V的继电器，共有2组常开和常闭触点，接线方法如图2-18所示。在接线时大家注意继电器底座和继电器插针的对应关系。图2-18继电器的接线6.控制按钮控制按钮主要用来接通或断开控制电路，以发布命令或信号，改变控制系统工作状况的电器。常用的主令电器有控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。按钮的实物图及电气符号如图2-19所示。停止按钮启动按钮急停按钮（a）控制按钮实物图（b）电气符号图2-19按钮实物图及电气符号7.模块组继电器模组依据电气自动化控制的信号及控制指令的转换需要，实现弱电控制强电，电气信号间隔等功能而开发的系列产品，其实物如图2-20所示。图2-20继电器模块组8.分线器通用型分线器模块，将IO设备信号转化成可以在扁平电缆中传输的信号，其实物如图2-21所示。FANUC0i系统属于经济型数控系统，是直接将IO设备连接到系统PLC接口上的。图2-21分线器项目2数控机床电气控制认知任务二数控机床电气原理图识读教学方法计划课时4学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、了解数控机床电气原理图相关规范标准。2、掌握数控机床电气原理图绘制方法。3、熟悉数控机床电气原理图中的元器件使用特点。教学重点难点1、数控机床电气原理图相关规范标准2、数控机床电气原理图绘制方法。教学条件1、教室多媒体2、仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排电气原理图的绘制方法1、电气原理图的分类2、电气元件的绘制4、重点分析FANUC数控面板教师介绍1学时电气原理图的识读方法主电路的识读步骤控制电路的识读步骤学生为主教师辅导1学时电气安装的主要工艺要求电器元件的安装2、导线的连接学生操作为主教师指导2学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习1、查找资料，学习电气原理图的标准和规范。学生课下自学教学后记一、电气原理图用国家规定的标准图形符号和项目代号来表示电路中各个电器元件的连接关系及电气工作原理的工程图样称为电气原理图.如图2-22和图2-23所示。1.电气原理图的绘制方法（1）原理图一般分为电源电路、主电路、控制电路、信号电路及照明电路。电源电路画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3由上而下依次排列画出，中性线N和保护线PE画在相线之下。电路中的耗能元件（如接触器和继电器的线圈、信号灯、照明灯等）要画在电路的下方，而电器的触点应画在耗能元件上方。（2）原理图中各电器触点位置按电路未通电或电器未受外力作用时的常态位置画出，各电器元件不画实际的外形图，而采用国标所规定的图形符号和文字符号。（3）原理图中同一电器原各元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其在电路中所起作用分画在不同的电路中，但它们的动作却是相互关联的，必须标以相同的文字符号。若图中相同的电器较多时需要在电器文字符号后面加上数字以示区别，如KM1、KM2等。（4）原理图中对有直接电联系的交叉导线连接点要用小黑圆表示，无直接电联系的交叉导线连接点则不画小黑圆点。图2-22电气原理图主电路图2-23电气原理图控制电路2.电气原理图的识读方法（1）主电路的识读步骤。（2）控制电路的识读步骤。二、电气接线图电气接线图是一种用来表明电气设备各元件相对位置及接线方法的工程图样。它主要用于安装接线、电路检查和故障维修，特别在施工和检修中能够起到电气原理图所起不到的作用。1.电气接线图的绘制原则（1）接线图通常需要与原理图、位置图一起使用相互参照。（2）应正确表示电器元件的相互连接关系及接线要求。（3）控制电路的外部连接应使用接线端子排。（4）应给出连接外部电气装置所用的导线、保护管和屏蔽方法，并注明所用导线及保护管的型号、规格及尺寸。（5）图中文字代号及接线端子编号应与原理图相一致。2.电气接线的步骤与要求（1）认真分析电气原理图要求明确电气电路的控制要求、工作原理、操作方法、结构特点及所用电器元件的规格。（2）绘制电器位置图和接线图,要求符合电气制图的基本原则。（3）按照要求选择电器元件并按电器元件的安装要求安装。（4）按照接线图和原理图连接导线。（5）调整电器元件，如热继电器的整定电流、时间继电器的延时时间。（6）认真检查电路。（7）经指导老师同意后通电试验。三、电气安装的主要工艺要求1.电器元件的安装（1）各元件的安装位置应整齐、匀称、间距合理以便于更换。（2）紧固各元件时应用力均匀紧固程度适当。2.导线的连接（1）直线通道应尽可能少，按主电路、控制电路分类集中单层平行密集紧贴敷设面。（2）同一平面的导线应高低一致或前后一致不能交叉。（3）布线应横平竖直导线弯折转角要成90°。（4）导线与接线端子连接时要求接触良好,应不压绝缘层、不反圈及不露铜过长。（5）一个电器元件接线端子上的连接导线不得超过两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。（6）布线时严禁损伤导线芯和导线绝缘。（7）如果电路简单可不套编码管。项目2数控机床电气控制认知任务三数控机床上电前的检查教学方法计划课时4学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、了解上电前检查的项目2、了解检查的步骤教学重点难点1、上电前检查的项目2、检查的步骤教学条件1、教室多媒体2、仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排导入（提问）1、上电前检查步骤教师介绍1学时操作步骤（实施）测量电源相阻值及对地电阻检查空气开关检查各个负载回路变压器检查检查伺服供电回路检查24V供电模块教师先演示学生然后操作教师指导、点评3学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习练习上电检查的操作学生课下自学教学后记一、测量电源相阻值及对地电阻数控机床的电气原理图纸见教材附页。总电源拔下，断开所有空气开关。万用表测3相5线，3相对地线阻值，一般为无穷大，零线对地线阻值，一般为无穷大。检查3相之间的电阻，一般为无穷大，如图2-24和图2-25所示。图2-24断开所有空气开关图2-25测电源各类电阻二、检查空气开关机床侧开关SQ0断开，总开关QS1断开，测QS1进线是否短路。合上QS1，测量L进线与各个空气开关的对应进线是否短路。例如：表笔1测L1,则表笔2分别测冷却QF1，伺服变压器QF2，排泄QF4，刀库QF5，空开QF6的第一相进线是否短路；然后表笔1测L2处，表笔2分别测冷却QF1，伺服变压器QF2，排泄QF4，刀库QF5，空开QF6的第二相进线是否短路；然后表笔1测L3处，表笔2分别测冷却QF1，伺服变压器QF2，排泄QF4，刀库QF5，空开QF6的第三相进线是否短路，如图2-26所示。图2-26测量相间电阻三、检查各个负载回路1.测冷却强电回路（1）冷却QF1出线U11、V11、W11到KM1进线是否短路、断路。（2）测KM1出线到接线端子4、5、6（U1、V1、W1）是否短路、断路。（3）测端子排U1、V1、W1之间的阻值是否相等，如图2-27所示。若为0说明有短路，若为无穷大说明断路。图2-27万用表测电阻2.排屑强电回路（1）排屑QF4出线U71、V71、W71到KM3、KM4进线是否短路、断路。（2）测KM3、KM4出线到接线端子7、8、9（U72、V72、W72）是否短路、断路。（3）测端子排U72、V72、W72之间的阻值是否相等，若为0说明有短路，若为无穷大说明断路。3.刀库强电回路（1）刀库QF5出线U51、V51、W51到KM5、KM6进线是否短路、断路。（2）测KM5、KM6出线直接到刀库电机，如图2-28所示。图2-28万用表测通断4.照明电路照明电路主要测量交流24V电源是发正常。（1）QF6两相380V出线—TC3变压器之间线路是否正常。（2）检查变压器变压接线是否正常（380/220V/110V/24V）（3）检查KA6的常开触点—工作灯。四、变压器检查进线出线（线序）连接是否正常，接地是否正常，如图2-29。图2-29万用表测接地五、检查伺服供电回路QF2出线相序—变压器TC2（380/220）—KM2出线—端子排24、25、26（U33、V33、W33）伺服主电源。QF2出线相序—变压器TC2（380/220）—KM2进线—QF3—伺服主轴风扇；主轴风扇相序：QF3出线U34、V34、W34—端子排1、2、3（U34、V34、W34），如图2-30所示。图2-30万用表测通断六、检查24V供电模块①开关电源GS1，0V与24V之间的阻值（20K欧，读数160左右）②开关电源GS2，0V与24V之间的阻值（20K欧，读数300左右）③检查0与24V连接是否正确。④GS1和GS2接地是否正确如图2-31所示。图2-31测通断项目2数控机床电气控制认知任务四上电过程检查教学方法计划课时4学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、了解上电过程检查的项目2、了解检查的步骤教学重点难点1、上电过程检查的项目2、检查的步骤教学条件1、教室多媒体2、仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排导入（提问）1、上电过程检查步骤教师介绍0.5学时操作步骤（实施）1、拔掉24V电源线2、上电测量各个负载回路3、检查变压器电压教师先演示学生然后操作教师指导、点评3.5学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习总结数控机床上电前检查的步骤与注意事项学生课下自学教学后记一、拔掉24V电源线先把伺服，I/O，PMC的电源线拔掉。二、上电测量各个负载回路合上QS0，测量QS1的进线端电压是否为380V，闭合QS1然后分别给各个负载回路上电检查各个KM进线电压是否正常。三、检查变压器电压（1）闭合QF2，检查变压器（380/220）电压是否正常，测量QF3的进线电压与KM2进线电压是否正常。（2）闭合QF6，检查变压器（380/220/110/24）电压是否正常，测量变压器或者端子排号16、17、18、19、20、21、22、23的进线电压是否正常。（3）检查各个开关电源电压24Ｖ电源是否正常。注意：系统上电检查时，如果系统不能正常上电，首先通检查KA9接线是否正确；如果上电后，旋开急停按钮仍然有急停报警，首先检查KA10接线是否正确，然后检查梯形图X8.4信号状态是否正常。

项目3FANUC数控机床硬件连接任务一FANUC数控装置接口及外围连接教学方法计划课时4学时授课地点教室多媒体室、数控车间教学目的及要求1、认识数控机床电气控制的各个组成模块及模块的功能。2、了解数控机床电气控制部分各接口的含义。3、能够根据硬件连线说明书进行连线。4、加深理解数控机床的组成。教学重点难点1、数控机床电气控制的各个组成模块及模块的功能2、数控机床电气控制部分各接口的含义3、根据硬件连线说明书进行连线教学条件教室多媒体数控车仿真软件数控车间车床教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排情境描述1、数控机床CNC控制器认知2、数控装置接口认知教师介绍1学时数控机床CNC控制器认知1、.数控装置与伺服系统连接2、数控机床CNC控制器学生操作为主教师指导1.5学时数控装置接口认知数控装置接口分布数控装置接口认知学生操作为主教师指导1.5学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习1、归纳总结FANUC数控装置产品主要规格型号。2、总结数控机床CNC控制器的结构和功能学生课下自学教学后记一、数控机床CNC控制器认知1.数控装置与伺服系统连接图3-1系统整体连接图2.数控机床CNC控制器图3-2数控系统控制器二、数控装置接口认知1.数控装置接口分布图3-3为FANUC0iD/0imateD系统接口图。图3-3FANUC0iD/0imateD系统接口图2.数控装置接口认知数控系统的接口含义见表3-1所示。表3-1数控系统接口及其用途端口号用途COP10A伺服FSSB总线接口，此口为光缆口JA1CRT接口JA2系统MDI键盘接口JD36A/JD36BRS-232-C串行接口JA40模拟主轴信号接口JD51AI/OLINK总线接口JA7A（JA41）串行主轴接口/主轴编码器反馈接口CP1系统电源输入（DC24V）项目3FANUC数控机床硬件连接任务二FANUC0iD/FCNC与主轴驱动部件硬件连接教学方法计划课时4学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、了解数控机床产生、发展的基本知识。2、了解数控车床安全操作知识。3、熟悉数控机床维护与保养知识。教学重点难点1、数控机床模拟主轴控制2、数控机床串行主轴控制3、模拟主轴和串行主轴硬件连接教学条件1、教室多媒体2、仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排数控机床模拟主轴控制1、模拟主轴认知2、变频器认知3、相关参数设置教师介绍1学时数控机床串行主轴控制串行主轴认知伺服放大器认知相关参数设置学生为主教师辅导1学时模拟主轴和串行主轴硬件连接模拟主轴硬件连接2、串行主轴硬件连接学生操作为主教师指导2学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习1、描述数控机床模拟主轴和串行主轴的含义。2、设置数控机床为模拟主轴和串行主轴需要更改哪些参数?学生课下自学教学后记一、数控机床模拟主轴控制1.模拟主轴认知模拟主轴也称变频主轴，其控制对象是数控系统JA40口输出0-10V的电压给变频器，实现主轴电机速度的控制，多用于数控车床，其构成部件如图3-4所示。（a）变频器（b）电动机（c）编码器图3-4变频主轴构成部件2.变频器认知（1）变频器工作原理我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：n＝60f(1-s)/p(1)式中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。变频器的工作原理是：先将频率固定的交流电"整流"成直流电，再把直流电"逆变"成频率任意可调的三相交流电，这一过程就是图下的文字说明：“交—直—交”过程。由此，变频器的工作状态就是：整流和逆变。（2）三菱变频器的端子功能以三菱变频器为例，讲解变频器各端子的功能，见图3-5所示。图3-5三菱变频器的端子注2：使SD和SE端子绝缘注3：端子SD和端子5是公共端子，请不要接地（3）三菱变频器的设置画面与参数三菱变频器的外观与设置画面如图3-6所示，相关参数设置说明见表3-2所示。图3-6三菱变频器表3-2三菱变频器参数设置说明参数编号名称单位初始值范围用途0转矩提升0.10%6%/4%/

3%/2%*0～30%V/F控制时，在需要进一步提高启动时的转矩以及负载后电机不转动、输出报警（OL）且（OC1）发生跳闸的情况下使用。

*初始值根据变频器容量不同而不同。（0.75K以下/1.5K～3.7K/5.5K、7.5K/11K、15K）1上限频率0.01Hz120Hz0～120Hz设置输出频率的上限时使用2下限频率0.01Hz0Hz0～120Hz设置输出频率的下限时使用3基准频率0.01Hz50Hz0～400Hz请确认电机的额定名牌7加速时间0.1s5s/10s/

15s*0～3600s可设定加减速时间。

*初始值根据变频器容量不用而不同。

（3.7K以下/5.5K、7.5K/11K、15K）8减速时间0.1s5s/10s/

15s*0～3600s9电子过电流保护0.01A变频器额定电流0～500A用变频器对电机进行热保护。

设定电机的额定电流。14适用负荷选择100、1、2、30：用于恒转矩负载1：用于低转矩负载2：恒转矩升降用（反转时提升0%）3：恒转矩升降用（正转时提升0%）18最高上限频率请参照参数编号1、219基准频率电压请参照参数编号371适用电动机00、1、3、13、23、40、43、50、53*0时是适合标准电动机热特性通过选择标准电机和恒转矩电机，将分别确定不同的电机热特性和电机常数。73模拟量输入选择110、1、10、11*0：表示为0～10V

1：表示0～5V（此选项极性不可逆）

10：表示0～10V

11：表示0～5V（此选项极性可逆）（4）变频器在数控机床主轴上的应用三菱变频器数控机床主轴连接如图2-3所示，其中M是变频主轴电动机。KA11、KA12是继电器，控制变频器正、反转信号。变频器上C、B端子为系统提供变频工作状态信息，一般接入PLC输入点，产生报警提示。模拟信号来自数控系统JA40端口。图3-7三菱变频器数控机床主轴接线图3.相关参数设置数控机床模拟主轴相关参数设置见表3-3所示。表3-3主轴参数设置说明参数意义设定值3716适用模拟主轴03717主轴放大器号13718显示下标803720主轴脉冲编码器数40963730主轴速度模拟输出的增益调整10003735主轴电动机最低钳制速度03736主轴电动机最高钳制速度14003741主轴最大速度14003772主轴上限钳制。一般设为0，表示不钳制08133#5不使用串行主轴13105#0显示实际速度13105#2显示实际主轴速度和T代码13106#5显示主轴倍率值13108#7在当前位置显示画面和程序检查，画面上显示JOG进给速度或空运行速度13708#0检测主轴速度到达信号13706#6，#7设置主轴极性（单极性还是双极性）FANUC0i的模拟主轴设置分为单极性主轴和双极性主轴两种情况。通过参数3706#6，3706#7来设置极性，见表3-4和表3-5所示。表3-4主轴参数设置说明3706#7#6#5#4#3#2#1#0TCWCWMORMPG2PG1TCWCWMORMGTTPG2PG1表3-5TCW、CWM为主轴速度输出时电压极性TCWCWM电压极性00M03、M04同时为正01M03、M04同时为负10M03为正，M04为负11M03为负，M04为正二、数控机床串行主轴控制1.串行主轴认知在FANUC0i系列数控系统中，FANUCCNC控制器与FANUC主轴伺服放大器之间数据控制和信息反馈采用串行通信进行。2.伺服放大器认知串行主轴使用是专用伺服放大器直接控制伺服电机。以βiSVSP伺服放大器为例，βiSVSP伺服放大器是一体型伺服放大器，可以直接控制伺服主轴和进给轴电机，见图3-8所示。图3-8βiSVSP伺服放大器3.相关参数设置与模拟主轴相比，串行主轴设置见表3-6所示。表3-6主轴参数设置说明参数意义设定值3716串行主轴13717主轴放大器号13718显示下标803720主轴脉冲编码器数40963730主轴速度模拟输出的增益调整10003735主轴电动机最低钳制速度03736主轴电动机最高钳制速度14003741主轴最大速度14003772主轴上限钳制。一般设为0，表示不钳制08133#5使用串行主轴03105#0显示实际速度13105#2显示实际主轴速度和T代码13106#5显示主轴倍率值13108#7在当前位置显示画面和程序检查，画面上显示JOG进给速度或空运行速度13708#0检测主轴速度到达信号13706#6，#7设置主轴极性（单极性还是双极性）三、模拟主轴和串行主轴硬件连接数控机床为模拟主轴和串行主轴的硬件连接参考图如图3-9、3-10所示。1.模拟主轴硬件连接数控机床为模拟主轴时，JA41连接的是脉冲编码器，JA40连接的是主轴指令信号，一般接变频器，由变频器在连接到普通三相异步电动机，由外加主轴位置编码器将主轴速度反馈到数控系统的JA41接口。图3-9数控系统与模拟主轴模块连接示意图2.串行主轴硬件连接数控机床为串行主轴时，JA41连接的是主轴指令信号，如果主轴放大器是βiSVSP伺服放大器，则JA41连接在JA7B接口，而数控系统的JA40接口空着，而主轴的速度反馈则连接到βiSVSP主轴放大器的JYA2接口上。图3-10数控系统与串行主轴模块连接示意图项目3FANUC数控机床硬件连接任务三FANUC数控系统与进给伺服放大器硬件的连接教学方法计划课时4学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、了解数控机进给轴与CNC之间的硬线连接接口。2、了解伺服放大器的种类。教学重点难点1、数控机进给轴与CNC之间的硬线连接接口2、伺服放大器教学条件1、教室多媒体2、仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排FANUC系统伺服放大器认知1、βi伺服放大器2、βiSVSP伺服放大器教师介绍1学时进给伺服放大器的连接光缆连接（FSSB总线）控制电源连接主电源连接急停与MCC连接主轴速度指令信号连接伺服电机动力线电源连接伺服电机反馈的连接伺服主轴电机的连线与伺服进给电机的连接教师先演示学生然后操作教师指导、点评3学时FANUC数控系统的I/OLINK连接数控系统的I/OLINK连接评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习1、总结伺服放大器的种类和功能。2、分析急停控制的原理。学生课下自学教学后记一、FANUC系统伺服放大器认知目前常用的伺服放大器有：α系列、αi系列、β系列、βi系列。无论是αi或βi的伺服，在外围连接电路具有很多类似的地方，大致分为光缆连接、控制电源连接、主电源连接、急停信号连接、MCC连接、主轴指令连接（指串行主轴，模拟主轴接在变频器中）、伺服电机主电源连接、伺服电机编码器连接。1.βi伺服放大器以βi分体式伺服放大器为例来说明，接口外形如图3-11所示，接口各个功能如表3-7所示。图3-11βi伺服放大器接口外形图表3-7βi伺服放大器接口功能名称Name功能RemarksL1、L2、L3DClinkchargeLEDMainpowerinputconnectorDischargeregisterconnector主电源输入端接口，三相交流电源200V、50/60HzU、V、WMotorpowerconnector伺服电动机的动力线接口CX29ConnectorformainpowerMCCControlsignal主电源MCC控制信号接口CX30ESPsignalconnectionconnector急停信号（*ESP）接口CXA20Regenerativeresistorconnector（foralarms）DC制动电阻过热信号接口DCC、DCP外接DC制动电阻CXA19B24VDCpowerinputDC24V控制电路电源输出接口，连接下一个伺服单元的CX19ACXA19A24VDCpowerinputDC24V控制电路电源输入接口，连接外部24V稳压电源COP10BServoFSSB1/F伺服高速串行总线（HSSB）接口，与CNC系统的COP10A连接（光缆）COP10AServoFSSB1/F伺服高速串行总线（HSSB）接口，与下一个伺服单元的COP10B连接（光缆）JX5Connectorfortesting（*1）伺服检测板信号接口JF1Pulsecoder伺服电动机内装编码器信号接口CX5XAbsolutePulsecoderbattery伺服电动机编码器为绝对编码器的电池接口Tappedholeforgroundingtheflange接地2.βiSVSP伺服放大器βiSVSP伺服放大器是组合式伺服放大器，βiSVSP伺服放大器连接见图3-12，其各个接口含义见表3-6所示。图3-12βiSVSP伺服放大器连接示意图表3-6βiSVSP伺服放大器接口序号名称含义1状态1状态LED：主轴2状态2状态LED：伺服3CX3主电源MCC控制信号4CX4急停信号（ESP）5CXA2C24VDC电源输入6COP10B伺服FSSBI/F7CX5X绝对脉冲编码器电池8JF1脉冲编码器：L轴9JF2脉冲编码器：M轴10JF3脉冲编码器：N轴11JX6后备电源模块12JY1负载表速度表模拟倍率13JA7B主轴接口输入14JA7A主轴接口输出15JYA2主轴传感器：Mi.Mzi16JYA3α位置编码器，外部一转信号17JYA4（未使用）二、进给伺服放大器的连接1.光缆连接（FSSB总线）FANUC(发那科)的FSSB总线采用光缆通讯，在硬件连接方面，遵循从A到B的规律，即COP10A为总线输出，COP10B为总线输入(连接图如3-13所示)，需要注意的是光缆在任何情况下不能硬折，以免损坏。图3-13伺服放大器光缆连接2.控制电源连接控制电源采用DC24V电源，主要用于伺服控制电路的电源供电。在上电顺序中，推荐优先系统通电，如图3-14。伺服放大器电源接口图3-14控制电源连接3.主电源连接主电源是用于伺服电机动力电源的变换，其连接图如3-15所示。图3-15主电源连接4.急停与MCC连接该部分主要用于对伺服主电源的控制与伺服放大器的保护，如发生报警、急停等情况下能够切断伺服放大器主电源，如图3-16所示。图3-16急停与MCC连接电路图5.主轴速度指令信号连接发那科的主要控制采用两种类型，分别为模拟主轴与串行主轴，模拟主轴的控制是系统JA40口输出0—±10V的电压给变频器，从而控制主轴电机的转速，如图3-17所示。图3-17主轴指令线的连接6.伺服电机动力线电源连接主要包含伺服电机与伺服进给动力电源线，伺服主轴电机的动力电源是采用连接端子的方式连接，伺服进给电机的动力电源是采用接插件连接（伺服电机动力电源的连接如图3-18所示），在连接过程中，一定要注意保证相序的正确。图3-18伺服电机动力电源的连接图3-19伺服电机反馈的连接7.伺服电机反馈的连接主要包含伺服进给电机的反馈连接，伺服进给电机的反馈接口为JF1，具体连接如图3-19所示。8.伺服主轴电机的连线与伺服进给电机的连接伺服主轴电机接线盒内，不仅含有动力电源端子、编码器接口，还有伺服主轴电机风扇接口。连接时的注意事项如图3-20所示。图3-20伺服电机连接三、FANUC数控系统的I/OLINK连接发那科系统的PMC是通过专用的I/OLINK与系统进行通讯的，PMC在进行着I/O信号控制的同时，还可以实现手轮与I/OLINK轴的控制，但外围的连接却很简单，且很有规律，同样是从A到B，系统侧的JD51A(0iC系统为JD1A)接到I/O模块的JD1B，JA3可以连接手轮，如图3-21。图3-21I/O模块项目3FANUC数控机床硬件连接任务四FANUCI/O模块和模块地址设定教学方法计划课时4学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、熟悉FANUC系统常用的I/O装置。2、熟悉FANUC典型I/O模块硬件连接中组、座、槽的概念。3、了解I/OLINK串行总线方式通过I/O模块与CNC系统通信方式。教学重点难点1、FANUC典型I/O模块硬件连接中组、座、槽的概念2、I/OLINK串行总线方式通过I/O模块与CNC系统通信方式教学条件1、教室多媒体2、仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排FANUC系统常用的I/O装置1、FANUC系统常用的I/O装置教师介绍2学时FANUCI/O单元的连接组、座、槽的概念I/O地址的分配I/O地址的分配I/O模块输入输出的连接漏型输入源型输入源型输出漏型输出操作步骤（实施）I/O地址的分配教师先演示学生然后操作教师指导、点评2学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习.以数控系统为核心，绘制数控机床硬线连接图学生课下自学教学后记一、FANUC系统常用的I/O装置在FANUC系统常用I/O单元的种类很多，如表3-8所示。表3-8FANUC系统常用的I/O装置装置名说明手轮连接信号点输入输出0i用I/O单元模块有96/64机床操作面板模块有96/64操作盘I/O模块有48/32分线盘I/O模块有96/64FANUCI/OUNITA/B无最大256/256I/OLINK轴无128/128二、FANUCI/O单元的连接FANUCI/OLINK是一个串行接口，它将CNC、单元控制器、分布式I/O、机床操作面板或PowerMate连接起来，并在各设备高速传送I/O信号（位数据）。当连接多个设备时，FANUCI/OLINK将一个设备作为主单元，其他设备作为子单元。子单元的输入信号每隔一定周期送到主单元，主单元的输出信号也每隔一定周期送至子单元。子单元分为若干个组，一个I/OLINK最多可连接16组子单元。根据单元的类型以及I/O点数的不同，I/OLINK的连接方式也不同。I/OLINK的两个插座分别叫做JD1A和JD1B，对所有单元来说是通用的。电缆总是从一个单元的JD1A到下一单元的JD1B，这样最后一个单元就是空着的，无需连接终端插头。对于I/OLINK中的所有单元来说，JD1A和JD1B的引脚分配都是一致的，不管单元的类型如何，都按照如图3-22所示来连接I/OLINK。图3-22I/OLINK连接图组：系统的JD1A到I/O单元的JD1B，I/O单元的JD1A到下一单元的JD1B，形成串行通信。每个从属的I/O单元就一个组，组的顺序以离系统的连线顺序依次定义为0,1….，n（≤15）。座：对于特殊模块I/OUnit来说，在一个组中可以连接有扩展单元。因此，对于基本模块和扩展模块可以分别定义为0座，1座，对于其他的通用I/O模块来说都是默认的0座。槽:对于特殊模块的I/OUnit来说，在每个坐上都有相应的模块插槽，定义时要分别以安装的插槽顺序1,2…，10来定义每个插槽的物理位置。三、I/O地址的分配FANUC0iD/0iMateD系统中，由于I/O点、手轮脉冲信号都连在I/OLINK上（图3-23），在PMC梯形图编辑之前都要进行I/O模块的设置（地址分配），同事也要考虑到手轮的连接位置。（1）FANUCOID系统的I/O模块的分配很自由，但有一个规则，即：连接手轮的手轮模块必须为16字节，且手轮连在离系统最近的一个16字节大小的模块的JA3A接口上。对于此16字节模块（Xm+0）~（Xm+11）用于输入点（m为该I/O模块的起始地址），即使实际上没有那么多点，但是为了连接手轮也需要如此分配（Xm+12）~（Xm+14）用于三个手轮的输入信号。只连接一个手轮时，旋转手轮可以看到Xm+12中的信号在变化。Xm+15用于输入信号的报警。图3-23CNC、I/O模块、手轮连接图（2）各I/OLINK模块都有一个独立的名字，在进行地址设定时，不仅需要指定地址，还需要模块指定硬件模块的名字，OC02I为模块的名字，它表示该模块的大小为16字节，OC01I表示模块的大小为12字节，/8表示该模块有8个字节，I/OLINK地址的字节数是靠I/O单元的名称所决定，见表3-9所示。在模块名称前的0.0.1表示硬件连接的组、基板、槽的位置。从一个JD1A引出来的模块算是一组，在连接的过程中，要改变的仅仅是组号，靠近系统的模块数字从0开始逐渐递增。表3-9模块地址分布模块名称输入字节长度输出字节长度模块种类OC0112·分线盘用连接装置·机床操作面板接口装置·CNC装置OC01O8OC02116OC02016OC03132OC03032/nn·特殊模块/nnCM16116·分线盘I/O模块CM08O8根据模块上名称设定·I/OUnit-A#nnn·I/OUnit-BFS04A44·POWERMATEFS08A88（3）原则上I/O模块的地址可以在规定范围内任意处定义，但是为了机床的梯形图统一管理，最好按照以上推荐的标准定义。注意：一旦定义了起始地址（m），那么就代表着该模块的内部地址已经分配完毕了。（4）在模块分配完毕后，要注意保存，在机床下次通电后，分配的地址才能生效。同时注意模块要优先于系统通电，否则系统通电将无法检测到该模块。（5）地址设定的操作可以在数控系统画面上完成，也可以在FANUCLADDERIII软件中完成，如图（3-24），FANUC0iD的梯形图编辑必须在FANUCLADDERIII5.7版本或以上版本才可以编辑。图3-24FANUCLADDDERIIII/OLINK设置FANUC的手轮是通过I/O单元连接到系统上的，当连接手轮的模块设定时名称上一定要设定成16个字节，后4个字节中的前3个字节分别对应3个手轮的输入界面，当摇动手轮时可以观察到所对的一个字节中有数值的变化，所以应用此画面可以判断手轮的硬件和接口的好坏。另外，当有不同I/O模块设定了16个字节后，通常情况下只有连接到第一组的手轮有效（作为第一手轮时，FANUC最多可连接3个手轮），如果需要更改到其他的后续模块时，可通过相关参数设定。四、I/O模块输入输出的连接当进行输入输出信号的连接时，要注意系统I/O连接有两种情况，按电流的流动方向不同可分为源型输入（局部）/输出和漏型（局部）输入/输出，决定使用哪种方式的连接由DICOM/DOCOM输入和输出的公共端来决定。1.漏型输入作漏型输入使用时，把DICOM端子与0V端子相连接，+24V也可由外部电源供给，如图3-25所示。图3-25漏型输入示意图2.源型输入作源型输入使用时，把DICOM端子与24V端子相连接.如图3-26所示图3-26源型输入示意图通常情况下当使用分线盘灯I/O模块时，局部可选择一组8点信号连接成漏型和源型输入通过DICOM端。原则上建议采用漏型输入（即+24V开关量输入），以避免信号端接地的误动作。3.源型输出把驱动负载的电源接在印刷电路板的DOCOM上（因为电流从印刷电路板上流出的所以称为源型），如图3-27所示图3-27源型输出示意图4.漏型输出PMC接通输出信号（Y）时，印刷电路板内的驱动回路立即动作，输出端子变为0V（以为电流是流入印刷电路板上的，所以称为漏型），如图3-28所示。图3-28漏型输出示意图当使用分线盘等I/O模块时，输出方式可全部采用源型输出和漏型输出通过DOCOM端，不过为了安全起见推荐使用源型输出（即+24V）输出，同时在连接时注意续流二级管的极性，以免造成输出短路。学习情境四数控机床的数据传输任务一使用CF卡进行数据备份与回装教学方法计划课时4学时授课地点教室多媒体室、数控车间教学目的及要求1、掌握FANUC0iD系统数据的的类型和存储位置。2、掌握FANUC0iD系统数据的备份和还原相关参数。教学重点难点1、熟知数据存储位置。2、能够按要求设定数据的传输。教学条件教室多媒体仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间车床教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排导入（提问）1、什么是存储卡2、数控机床的数据类型教师介绍1学时操作过程（讲授）1、通过BOOT画面备份与恢复2、绝对式编码、增量式编码器教师讲解1学时存储卡分区数据备份与恢复输入/输出数据种类以及参数设定输入/输出数据通道的选择教师先演示学生然后操作教师指导2学时参数备份与回装操作的详细过程教师讲解2学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%任务扩展知识预习1、总结利用CF卡进行数控机床系统参数数据的备份和还原的步骤。2、总结利用CF卡进行数控机床PMC参数数据的备份和还原的步骤。学生课下自学教学后记使用CF卡进行数据备份与回装1.存储卡数据备份时所用到的存储卡、卡套及读卡器如图4-1所示。图4-1存储卡卡套读卡器实物图2.数控机床数据类型及存储位置数控机床的数据类型和存储位置见表4-1操作过程1．通过BOOT画面备份与恢复存储卡数据输入/输出的内容：a.静态存储器SRAM数据的备份；b.静态存储器SRAM数据的回装；c.闪存FROM文件的备份(如机床PMC程序等)；d.闪存FROM的文件的回装。2．存储卡分区数据备份与恢复输入/输出数据种类以及参数设定输入/输出数据通道的选择，其格式如下：0：选择通道1（RS232C串行端口1，即连接到主板JD36A）；1：选择通道1（RS232C串行端口1，即连接到主板JD36A）；2：选择通道1（RS232C串行端口1，即连接到主板JD36B）；4：选择PCMCIA卡；5：选择快速以太网板接口；9：选择内嵌式以太网接口；17：U盘接口要将参数“20#”设定为4，表示通过M-CARD进行数据交换。（1）数据代码输出格式。（2）在编辑方式下选择要传输的相关数据的画面（以参数为例）1）系统参数输出操作步骤：①确定输出设备已经准备好，通过参数指定输出代码（ISO或EIA）；②在机床操作面板上选择方式为EDIT（编辑）；③依次按下功能键【系统】和软键【参数】，出现参数画面,如图4-2所示：图4-2系统数据传输画面2)参数备份与回装①（备份）按下“SYSTEM”键→“操作”键→按两下“+”→“F输出”→选择“全部”或“样品”，如图4-3所示：图4-3CNC参数的输出②（回装）按下“SYSTEM”键→“操作”键→按两下“+”→“F输入”→“执行”，如图4-4所示：图4-4CNC参数的输入3）梯形图备份与回装①（备份）按下”SYSTEM”键→按两下“+”→选择“PMCMNT”键→“I/O”选择“储存卡”→“写顺序程序”按下“操作”→“文件名”→“执行”，如图4-5所示：图4-5PMC参数和PMC程序的输出②（回装）按下“SYSTEM”→按两下“+”键→选择“PMCMNT”→“I/O”选择“储存卡”→“读取”按下“操作”键→“列表”→“选择文件”→“执行”选择“FLASH.KOM”→“写顺序程序”，如图4-6所示：图4-6PMC的回装按下“操作”→“执行”按下“SYSTEM”键→选择“PMLCNF”→“PMCST”→“启动”→“是”，如图4-7：图4-7PMC参数和PMC程序的输入学习情境五数控机床的数据传输任务二通过以太网方式进行数据备份与恢复教学方法计划课时6学时授课地点教室、仿真一体化室、数控车间教学目的及要求1、掌握FANUC数控机床以太网数据备份与还原CNC侧设置。2、掌握FANUC数控机床以太网数据备份与还原电脑侧设置。3、掌握FANUC数控机床以太网数据备份与还原软件侧设置。教学重点难点1、CNC系统和PC的连接调试步骤和技巧。2、数控系统侧的设定。教学条件教室多媒体仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、数控车间车床教学过程教学步骤教学内容教学方法时间安排导入（提问）TCP/IP协议的实现2、电脑侧的设定教师介绍2学时操作过程（讲授）1、功能信号2、PMC程序3、参数设置教师介绍2学时存储卡分区数据备份与恢复1、CNC系统和PC的联机调试的步骤