华中数控自主开发HK立式铣床加工中心简介

自20世纪90年代以来，由于工业PC技术的发展，以工业Pc、I／O装置、监控装置、控制网络组成的数控系统得到了迅速普及，成为实现高性能、低成本、开放性、网络化工业自动化的重要途径。

近年来，随着装备制造业对自动化水平的不断提升，数控系统技术得到了迅速发展，已广泛应用在金属加工、汽车制造、航空航天、消费电子、模具制造、木工机械、注塑机械等行业，并且已经达到一个引人瞩目的市场规模。

华中“世纪星”数控系统采用以工业Pc作为硬件平台的开放式体系结构的创新技术路线，充分利用Pc软、硬件的丰富资源，通过软件技术的创新，实现数控技术的突破。

以工业PC作为数控系统的软硬件平台，不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可以充分利用通用微机已有的软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通信等。

数控系统还能伴随Pc技术的进步而发展，从而长期保持技术上的优势。

通过不断的发展和创新，华中数控已经走出了一条民族数控系统产业的发展之路，现已派生出了十多种系列、三十多个特种数控系统产品，广泛用于车、铣、刨、磨、冲、加工中心、车铣复合、齿轮、仿形、激光等加工行业。

本书围绕如何高效地使用华中“世纪星”系列数控系统所提供的功能，详细地介绍了华中车床、铣床(加工中心)数控系统的编程指令和操作方法，阐述了零件从图样到产品的整个实现过程；并以实际应用为背景，介绍了华中“世纪星”数控系统的故障诊断和维修、进给驱动系统故障诊断和维修等内容，使读者在全面掌握华中“世纪星”数控系统的操作和编程等基本原理的同时，理解华中“世纪星”数控系统的软硬件组成原理，并掌握华中“世纪星”数控系统提供的与维修相关的功能，从而有效地提高读者操作、使用、保养维修数控机床的效率。

本书第1章由杨虎编著，第2、3、5、6章由向华编著，第4章由叶伯生编著，第7章由胡涛编著，第8、9章由徐建春、郑小年编著。

全书由向华统稿和定稿。

华中HNC-8/A/B/C系列全数字现场总线数控系统HNC-8系列数控系统是华中数控2010年通过自主创新, 研发的新一代基于多处理器的总线型高档数控系统。

系统充分发挥多处理器的优势, 在不同的处理器分别执行HMI、数控核心软件及PLC, 充分满足运动控制和高速PLC控制的强实时性要求, HMI操作安全、友好。

采用总线技术突破了传统伺服在高速高精时数据传输的瓶颈, 在极高精度和分辨率的情况下可获得更高的速度, 极大提高了系统的性能。

系统采用3D实体显示技术实时监控和显示加工过程, 直观地保证了机床的安全操作。

华中HNC-8系列全数字现场总线数控系统结构框图●主要配置特点:●开放式、全数字、总线式体系结构；●支持多种现场总线（NCUC.ETHERCAT等）；●最大支持8通道, 每通道最大8轴联动；●Windows、Linux软件平台；●插补周期可设置, 最小0.2ms；●可同时建立48个工件坐标系；●刀具管理功能1000以上；●基于机床动力学特性的三次样条插补。

根据机床动力学性能优化加工过程的速度、加速度以及捷度。

抑制机床振颤, 从而提供稳定、高精度的切削过程, 保证高的切削品质；●高效前瞻控制算法。

最大前瞻段数可达2000段, 特别适合模具的高效高精加工；●软件PLC, 梯形图编程；●区域保护功能。

提供2/3维区域保护, 在仿真或加工时, 如果刀具或工件进入保护区域, 可以按用户预先设定的动作进行提示、报警、进给保持、急停处理等；●加工仿真以及加工过程实体显示。

在加工程序仿真和加工过程中, 可实时以实体的方式动态显示材料去除过程；●空间误差及热变形误差补偿；●RTCP功能（五轴联动刀具中心点控制）。

HK、XH7132型数控加工中心一、教学/生产两用型特点◆教学功能特点：1、该机床具备与计算机双向通讯功能，实现联网自动在线加工（DNC）功能。

2、配套数控编程功能：常用数控编程指令模拟铣削功能、手动编程实训功能（具备图形演示）。

3、计算机辅助生产制造功能：配套CAD/CAM自动编程软件，具备铣床功能。

4、铣床可通过网络连接实行网络化教学，大大减轻缩短教师的手工编程工作量，是一套集数控加工、数控造型、自动编程、图形模拟等多功能实训考核设备。

◆生产机床的用途和特性本机床是现有立式升降式加工中心机床的改进型，可以对金属进行铣、镗、钻等多种典型加工。

它的常规配置是三轴三联动数控系统的，也可以配置四轴三联动数控系统。

故它适用范围十分广泛，可以加工平面凸轮、空间曲面；加工各种异形零件；可加工各种中小模具，适用于各种批量的生产。

本机床的数控系统，具有标准RS232接口，主轴采用高性能变频调速技术，因而机床可以进入DNC系统，或进入无人化车间自动运行。

HKXH7132型数控加工中心是一种全功能型的数控机床，床身结构运用机电一体化设计，采用进口主轴单元，无级调速，P4级主轴轴承，主轴外围设计有冷却液循环槽，高速切削时可对主轴进行冷却，采用集中润滑，换刀机构采用进口斗笠式刀库，全封装防护，外形美观，操作方便灵活，使用安全，维护方便。

本机床适用于对中小型复杂轮廓曲面的铣削零件加工，可完成平面、斜面、孔槽内镗、螺旋面及三维空间切削成型。

可满足三维零件加工或复杂模具的生产。

对高等工科院校、中专、技校的机械制造、机电一体化、模具等相关专业的综合实训以及学生的金工实习、数控操作培训等，也是非常理想的设备。

7132数控机床外形图（广数218M）二、加工中心机床主要技术参数工作台面积（长×宽) ――――――――――――――――――――――――――――800×320mm 工作台T形槽（mm）―――――――――――――――――――――――――――――――3×14mm 工作台最大承重：―――――――――――――――――――――――――――――――――120KG T形槽间距（mm）――――――――――――――――――――――――――――――――― 65mm 主轴孔锥度――――――――――――――――――――――――――――――――――――BT40 刀杆形式―――――――――――――――――――――――――――――――――――BT40×70 主轴端面至工作台距离（mm）―――――――――――――――――――――――――95～545mm 主轴转速――――――――――――――――――――――――――――8000rp/m（无级调速）三向行程X向―――――――――――――――――――――――――――――――――――――650mm Y向―――――――――――――――――――――――――――――――――――――350mm Z向―――――――――――――――――――――――――――――――――――――450mm 刀库容量―――――――――――――――――――――――――――――――――――――12把刀库形式―――――――――――――――――――――――――――――――――――――斗笠式自动换刀方式――――――――――――――――――――――――――――――――主轴头浮动式刀具选择方式―――――――――――――――――――――――――――――――――双向任意式气压力―――――――――――――――――――――――――――――――――――――6KG/CM2主电机功率（220V，50HZ）――――――――――――――――――－―――――――――－3.7KW 冷却泵电机――――――――――――――――――――――――――――――――――――40W 空压机功率―――――――――――――――――――――――――――――――――――2.2KW 控制系统――――――――――――――――――――――――――――――――GSK218M系统联动轴数――――――――――――――――――――――――――――――――――――三轴三向移动最小设定单位――――――――――――――――――――――――――――――0.005mm 三向电机扭矩―――――――――――――――――――――――――――――――――7.6Nm 定位精度――――――――――――――――――――――――――――――――――±0.01/300 mm 重复定位精度―――――――――――――――――――――――――――――――――±0.005 mm 机床外形尺寸（长×宽×高）――――――――――――――――――――――－2000×2050×2200mm 机床重量（Kg）――――――――――――――――――――――――――――――――――2300kg三、主要结构及工作原理本机床主要由床身部件、工作台床鞍部件、立柱部件、铣头部件、润滑系统、冷却系统、电气系统等部分组成。

立式加工中心立式加工中心是一种常见的数控机床，也被称为立式数控铣床。

它的工作原理是通过在工作台上固定工件，然后使用旋转刀具在工件上进行铣削、钻孔、镗孔和螺纹加工等操作。

立式加工中心通常用于加工平面、曲面和复杂形状的工件。

立式加工中心的主要组成部分包括机床主体、主轴、刀库、工作台、控制系统和润滑系统。

机床主体是立式加工中心的基础结构，承载着各个组件的定位和固定。

主轴是立式加工中心的核心部件，负责传动刀具的旋转，拥有较高的转速和扭矩。

刀库是用来存放刀具的装置，一般配备多个刀位，可以实现刀具的自动换装。

工作台是安放工件的平台，具有可调节和固定的功能，使工件能够在加工过程中保持稳定的位置。

控制系统是立式加工中心的智能核心，通过预先编程的程序指令，实现自动化和精确的加工过程。

润滑系统用于给机床各个部件提供润滑和冷却，保证机床的正常运行。

立式加工中心的操作过程是先通过CAD（计算机辅助设计）软件将产品的三维模型转换成二维的加工程序，然后通过CAM（计算机辅助制造）软件进行程序优化，最后将优化后的程序上传到控制系统中。

控制系统通过指令控制主轴和工作台的运动，实现对工件的精确加工。

操作人员只需要进行简单的设置和监控工作，不需要直接干涉加工过程。

立式加工中心具有许多优点。

首先，由于刀库具备自动换刀功能，可实现多种不同的加工操作，提高了加工的灵活性和效率。

其次，立式加工中心具有较高的加工精度和加工质量，能够进行高精度的定位和磨削。

此外，立式加工中心还具有较高的自动化水平，能够实现连续加工和无人化操作，大大减少了人工成本。

在工业生产中，立式加工中心广泛应用于航空航天、汽车、电子、模具、医疗器械等行业。

例如，在航空航天领域，立式加工中心可以用来加工飞机发动机部件、导弹和卫星零部件等。

在汽车行业，立式加工中心可以用来加工汽车发动机、底盘和车身零部件等。

在电子领域，立式加工中心可以用来加工电子元器件、PCB板和电路板等。

在模具行业，立式加工中心可以用来加工塑料模具、金属模具和模具配件等。

一、数控系统概述数控系统由硬件和软件组成。

目前全球最大的三家数控厂商是：日本发那科（FANUC）、德国西门子（SIEMENS）、日本三菱（MITSUBISHI）；另外还有法国扭姆（NUM）、西班牙凡高（FAGOR）等。

国内数控厂商有华中数控、中华数控、航天数控和蓝天数控等。

其中，华中数控和中华数控是将数控专用模块嵌入通用PC机构成的单机数控系统，而航天数控和蓝天数控是将PC嵌入到数控之中构成的多机数控系统，形成典型的前后台结构。

下面简要介绍这些系统。

1．日本FANUC系列数控系统FA NUC公司生产的CNC产品主要有FS3、FS6、FS0、FS10/11/12、FS15、FS16、FS18、FS21/210等系列。

目前我国的用户主要使用的有FS0系列、FS15、FS16、FS18、FS21/210、FANUC 0i等系列。

2．德国SIEMENS公司的SINUMERIK系列CNC系统SINUMERIK系列CNC系统有很多系列和型号，主要有SINUMERIK3、SINUMERIK8、SINUMERIK802、SINUMERIK810/820、SINUMERIK850/880和SINUMERIK840等产品。

3．华中数控系统（HNC）HNC系统是我国武汉华中数控系统有限公司生产的国产型数控系统。

该系统是我国863计划的科研成果在实践中应用的成功项目，已开发和应用的产品有华中Ⅰ型数控系统（HNC-Ⅰ）和华中2000型数控系统（HNC-2000）两个系列共计十六种型号，其系统基本结构如图2-1所示。

其中HNC-2000型数控系统已开发和派生的数控系统产品主要有HNC-2000M铣床，加工中心数控系统，HNC-2000T车床数控系统，HNC-2000Y齿轮加工数控系统，HNC-2000P数字化仿形加工数控系统，HNC-2000L激光加工数控系统，HNC-2000G五轴联动工具磨床数控系统等。

二、华中I型车削数控系统华中Ⅰ型车削数控系统（HCNC—1T）是华中理工大学、武汉华中数控系统有限公司研制开发出来的，它为用户提供了一个简捷、方便的操作平台。

武汉华中数控股份有限公司随着科学技术的高速发展，制造业发生了根本性变化。

由于数控技术的广泛应用，普通机械逐渐被高效率、高精度的数控机械所代替，形成了巨大的生产力。

未来机械制造技术的竞争，已成为数控技术的竞争。

武汉华中数控股份有限公司是从事数控系统的研究、开发和生产的高科技企业，公司以华中科技大学和“国家数控系统工程技术研究中心”为技术依托，拥有强大的科研、开发和产业化实力，现有资产5900万元，员工230多人，其中高、中级技术人员占70%。

1999年又出资成立了襄樊华中数控系统有限公司，并参股了“齐重数控装备股份有限公司”和“武汉威泰数控立车公司”。

近年来，公司承担了国家科技部、计委、经贸委、机械局和地方部门的多项重大项目，开发的具有自主知识产权的华中I型高性能数控系统达到国际先进水平，多项科技成果分别获得国家科技进步二等奖、国家教委科技进步一等奖和国家机械局科技进步二等奖，并被列为国家重点新产品。

公司建立了全面质量保证体系，建成了质量检测中心，具有先进的电磁兼容性、冲击、振动和环境试验设备。

2000年，公司通过了ISO9001质量体系的认证。

1999年，公司申报的“高性能数控系统”列入国家计委首批高科技产业化示范工程项目，公司将在华工大学科技园，投资1亿元，建成年产各类数控系统3000台套的生产基地。

公司也被列入首批“国家高科技成果产业化基地”。

目前华中数控已派生出了十多种系列三十多个产品，广泛用于车、铣、磨、锻、齿轮、仿形、激光加工、纺织机械等设备。

公司的发展被列为1998年的中国机床工业十大新闻。

产品介绍HNC-1M铣削数控系统可实现9轴联动。

可与各种铣床、加工中心配套。

除标准数控功能外，系统还具有双向螺距补偿、加工断点保护、故障诊断、巨量程序储存和网络功能。

HNC-1T车床数控系统可与各种数控车床和车削中心配套。

该系统在控制精度、运算速度和图形界面等方面均有很强的功能，其编程、加工操作方便。

华中数控系统概述1. 引言华中数控系统是一种用于控制机床运动的计算机化系统。

它可以实现对机床的自动化控制，提高加工效率和精度，减少操作人员的劳动强度。

本文将对华中数控系统的概念、原理、应用以及优势进行详细介绍。

2. 概念华中数控系统是指由数控硬件和数控软件组成的一种集教学、研究和生产于一体的系统。

它通过预先编写好的数控程序来控制机床进行加工操作，而不需要人工操作。

数控硬件包括数控主机、数控面板、伺服系统等，而数控软件则负责编写和管理数控程序。

3. 原理华中数控系统的原理可以简单地概括为以下几个步骤：3.1 数控编程数控编程是指将加工工艺和几何信息转化为数控程序的过程。

这个过程通常是由专门的数控编程软件完成的。

数控编程软件可以根据用户输入的加工工艺和几何信息生成相应的数控程序。

3.2 数控程序输入生成好的数控程序可以通过各种方式输入到数控系统中，例如使用U盘或通过网络传输。

一旦数控程序被输入到数控系统中，就可以进行下一步的操作。

3.3 运动控制数控系统根据数控程序中的指令，通过控制伺服系统来实现机床的运动控制。

伺服系统可以根据输入的指令来控制各个轴的运动速度和位置，使机床能够按照预先设定的路径进行加工。

3.4 加工过程监控在加工过程中，数控系统可以实时监控机床的状态，并根据需要进行调整。

例如，如果机床的运动速度偏差过大，数控系统可以通过调整伺服系统的控制指令来纠正运动速度。

3.5 加工结束一旦加工完成，数控系统会停止机床的运动，并提示操作人员进行下一步操作。

通常情况下，操作人员会查看加工结果并对其进行检查，以确保加工质量符合要求。

4. 应用华中数控系统在各个领域都有广泛的应用，包括航空航天、汽车制造、电子设备制造等。

它可以用于各种机床的控制，例如铣床、车床、钻床等。

华中数控系统的应用优势主要体现在以下几个方面：•提高加工效率：数控系统能够实现高速、高精度的加工，比传统的手动操作更加高效。

•提高加工精度：数控系统能够实现微米级别的加工精度，使产品质量得到保证。