第二章数控系统[1]

第二章数控编程基础2.1 数控编程的方法数控加工程序的编制方法主要有手工编程和计算机自动编程。

手工编程主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。

一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。

自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成，见图2.1。

采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。

又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。

因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。

图2.1 计算机辅助编程的过程不同的数控机床，由于数控系统不同，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。

本教程以FANUC系统为主来介绍加工程序的编制方法。

2.2 数控坐标系2.2.1机床坐标系机床坐标系是机床上固有的坐标系，机床坐标系的方位是参考机床上的主轴中心线、工作台面、机床立拄等机床上固定的基准线和基准面确定的。

在标准中，规定工件固定，刀具相对于工件运动，Z轴取平行于机床主轴的方向，且刀具远离工件的方向为正方向。

对刀具做旋转运动，Z轴为垂直方向的单立拄机床时，从主轴向立拄看，X轴的正方向指向右边。

Y轴的方向按右手直角坐标系确定：1. 伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。

则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。

2. 大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。

如图2.2。

因此立式铣床的坐标系如图2.3所示。

机床坐标系的原点位置是各坐标轴的正向最大极限处，如图2.4所示。

数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为（Numerical Control System），根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。

通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。

是数字控制系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。

计算机数控（Computerized numerical control,简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。

CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。

CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。

CNC系统的核心是CNC装置。

由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。

目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。

这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。

例如对点位控制系统和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。

对于T系统和M系统，同样也有很大的区别，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。

对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。

例如，美国Dynapath系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。

数控技术第二版课后答案HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。

数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。

伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。

测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。

机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。

．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。

如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。

（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。

b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。

如：简易数控车床和简易数控铣床等。

（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。

具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。

．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。

适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。

第二章数控系统原理2.1 插补理论简介在CNC数控机床上，各种轮廓加工都是通过插补计算实现的，插补计算的任务就是对轮廓线的起点到终点之间再密集的计算出有限个坐标点，刀具沿着这些坐标点移动，来逼近理论轮廓。

插补方法可分两大类：脉冲增量插补和数据采样插补。

脉冲增量插补是控制单个脉冲输出规律的插补方法。

每输入一个脉冲，移动部件都要相应的移动一定距离，这个距离成为脉冲当量。

因此，脉冲增量插补也叫做行程标量插补。

如逐点比较法、数字积分法。

根据加工精度的不同，脉冲当量可取0.01～0.001mm。

移动部件的移动速度与脉冲当量和脉冲输出频率有关，由于脉冲输出频率最高为几万Hz，因此，当脉冲当量为0.001mm时，最高移动速度也只有2m/min。

脉冲增量插补通常用于步进电机控制系统。

数字增量插补法（也称数据采样插补法）是在规定的时间（称作插补时间）内，计算出各坐标方向的增量值（X，Y，Z），刀具所在的坐标位置及其它一些需要的值。

这些数据严格的限制在一个插补时间内（如8ms）计算完毕，送给伺服系统，再由伺服系统控制移动部件运动。

移动部件也必须在下一个插补时间内走完插补计算给出的行程，因此数据采样插补也称作时间标量插补。

由于数据采样插补是用数值量控制机床运动，因此，机床各坐标方向的运动速度与插补运算给出的数值量和插补时间有关。

根据计算机运行速度和加工精度不同，有些系统的插补时间选用，12ms 、10.24ms 、8ms ，对于运行速度较快的计算机有的已选2ms 。

现代数控机床的进给速度已超过15m/min ，达到30m/min ，有些已到60m/min.数据采样法适用于直流伺服电机和交流伺服电机的闭环和半闭环控制系统。

2.2 插补原理——逐点比较法逐点比较法是我国数控机床和线切割机应用很广的一种插补运算方法。

它的特点是加工每走一步，就进行一次偏差计算和偏差判别，即比较到达的新位置和理想线段上对应点的理想位置坐标之间的偏差程度，然后根据偏差大小确定下一步的走向。

目录GSK980T数控车床GSK980T数控车床1第一章数控系统面板1 1.1数控系统面板1 1.2机床操作面板2第二章手动操作4 2.1手动返回机床参考点4 2.2手动返回程序起点4 2.3手动连续进给4 2.4快速进给5 2.5单步进给5 2.6手动换刀5 2.7主轴运转操作6 2.8主轴倍率修调6 2.9MDI运行6第三章程序编辑8 3.1进入程序编辑状态8 3.2建立新程序8 3.3打开已有的程序9 3.4编辑程序9第四章数据设置11 4.1设置刀补数据11 4.2设置G5011 4.3试切对刀12第五章自动运行操作14 5.1启动自动运转14 5.2停止自动运转14 5.3单段运行14第一章数控系统面板1.1数控系统面板按键功能按键功能复位键，用于解除报警、复位。

地址/数字键。

输入键，用于输入补偿量、MDI方式下的程序段指令。

从RS232接口输出文件启动。

在VNUC中无用。

存盘键，用于保存新程序。

转换键。

在VNUC中无用。

插入键，用于程序建立和编辑过程中的数据插入。

修改键，用于程序建立和编辑过程中的数据修改。

删除键，用于程序建立和编辑过程中的数据删除。

分号键，用于程序建立和编辑过程中的生成分号，并换行。

翻页键光标移动键，用于使光标上移或下移一个字。

位置键，用于使显示屏显示现在位置。

共有四页：相对、绝对、总和、位置/程序，通过翻页键转换。

程序键，用于显示程序和对其进行编辑。

共有三页：程序、MDI/模、目录/存储量，通过翻页键转换。

刀补键，用于显示和设定刀具偏置值，共两页，通报警键，用于显示报警信息。

在VNUC中无用。

过翻页键转换。

设置键，用于设置显示及加工轨迹图形。

在VNUC 中无用。

参数键，用于显示和设定参数。

在VNUC中无用。

诊断键，用于显示诊断信息和软件盘机床面板。

在VNUC中无用。

1.2机床操作面板按键功能按键功能编辑方式键自动方式键录入方式键机械回零键单步/手轮方式键手动方式键单程序段机床锁住辅助功能锁住空运行程序回零键单步/手轮移动量手轮轴选择坐标轴移动键主轴倍率快速进给倍率进给速度倍率/手动连续进给速度主轴正转键主轴停止键主轴反转键冷却液开关，在VNUC中无用。

第二章配置调试篇 (3)2.1调试前的准备工作 (3)2.1.1 NCK+DRV、PLC总清 (3)2.1.2 通过step7单独clear PLC (5)2.1.3单独总清NX板 (5)2.1.4通过sinucom NC单独总清NCK+DRV (6)2.1.5用户级别设置 (7)2.1.6配置HMI通讯参数 (7)2.2 PLC基本调试 (8)2.2.1电脑与PLC建立连接 (8)2.2.2创建项目和硬件配置 (8)2.2.3创建基本PLC程序 (15)2.2.4传PLC程序入数控系统 (18)2.2.5生成PLC符号表 (20)2.3 NCK基本调试 (27)2.3.1 NCK数据总体布局图 (27)2.3.2通用数据的配置 (29)2.3.3通道类数据配置 (32)2.3.4轴类数据的配置 (39)2.3.5 NCK系统特性数据 (54)2.3.6 NCK设定类参数 (56)2.3.7 NCK内存参数分配 (58)2.3.8搜索和查看参数的技巧 (60)2.4 DRV基本调试 (62)2.4.1驱动示例配置 (62)2.4.2驱动系统自动辨识 (63)2.4.3 SMC接口的编码器模块的配置 (65)2.4.4分配轴 (69)2.4.5轴相关参数的改变 (70)2.4.6电源识别 (71)2.5 HMI组件的基本调试 (75)2.5.1 TCU的调试 (75)2.6 恢复数控系统的文件数据 (76)2.6.1重读备份的顺序 (76)2.6.2在写入NCK备份前必须采取的预防措施 (76)2.6.3制作启动盘和恢复整盘备份 (77)2.6.4使用备份重读流程删除某些错误的文件 (80)2.6.5使用Sinucom NC来制作备份 (82)第二章配置调试篇引言：天下之至柔，驰骋天下之至坚。

天下最柔弱的东西，可以渗入并驱使天下最坚硬的东西。

软件可以驱动硬件，硬件运动的前提是做好软件的配置和调试。

《数控机床》作业参考答案（一）第一章数控机床简介一、填空题1、控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置2、数字控制3、并联4、自适应控制（AC）二、单选题1、C2、D3、A4、D5、B三、判断题1、×2、√3、×4、√5、√四、简答题1、简述数控机床的发展趋势。

答：（1）高速度与高精度化：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①数控系统采用位数、频率更高的微处理器；②采用全数字交流伺服系统，大大提高了系统的定位精度、进给速度；③机床静、动摩擦的非线性补偿技术；④应用高速大功率电主轴；⑤配置高速、功能强的内装式可编程控制器；⑥采用高性能和可靠的新型功能部件—电滚珠丝杠；（2）多功能化：数控机床采用一机多能；数控机床具有前台加工、后台编辑的前后台功能；数控机床除具有通讯口、DNC功能外，还具有网络功能；（3）智能化：数控机床引进自适应控制技术；采用故障自诊断、自修复功能；具有刀具寿命自动检测和自动换刀功能；数控机床引进模式识别技术；（4）高的可靠性：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①提高系统的硬件质量；②采用硬件结构模块化、标准化、通用化方式；③增强故障自诊断、自恢复和保护功能。

2、简述数控机床各组成部分的作用。

答：数控机床一般由以下几个部分组成：（1）控制介质：控制介质是将零件加工信息传送到数控装置中去的信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。

常见的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁盘、磁带等。

（2）数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在，主要由输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各种输入/输出接口等组成。

主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成，是数控系统的核心，一般称它为数控装置（CNC装置）。

（3）伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节，主要由伺服电机、伺服驱动控制器组成。

伺服电机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电机的动力源。