数控系统的维护与管理

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1、第三章数控系统的维护与管理第一节数控系统的功能及组成数控系统是数控机床的灵魂。与数控系统相关的功能部件包括可编程控制器、伺服系统、步进电机、伺服电机、直线电机、位置传感器、数显装置、光栅、磁栅、球栅、玻璃光栅、光电编码器、继电器、接触器等。著名企业有西门子、法那科、三菱、西班牙发格（北京发格）、海德汉、博世力士乐、奥地利RSF、华中数控、广州数控、凯恩帝、凯奇数控、航天数控、帝特马、航天万新、北成新控、宝伦数控、北京超同步、大连光洋、大连大森、绵阳圣维、南京华兴、江苏仁和、苏州华新、南京新方达、成都广泰、三英光电、蓝拓、中达电通、圣铁龙、开通、广州光栅数显、莱格光电、雷赛机电

2、、珊星电脑。一、数控系统的功能数控系统是数控机床的控制指挥中心。机床的各个执行部件在数控系统的统一指挥下有条不紊地工作，自动地按给定程序进行零件的加工。数控装置有两种类型：一种是完全由硬件逻辑电路构成的专用硬件数控装置即NC装置；另一种是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即CNC装置。NC装置是数控技术发展早期普通采用的数控装置，现在已基本被CNC装置取代。目前比较多采用的是微处理器数控系统，简称MNC，但习惯上仍称为CNC系统。CNC系统有多种系列，性能各异，但功能一般都可概括为基本功能和选择功能。基本功能是系统必备的数控功能，选择功能是可供用户根据机床特点和工作用途进

3、行选择的功能。1、基本功能1）控制轴功能主要反映CNC装置能够控制的轴数以及能够同时控制联动的轴数。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。控制轴数越多，特别是联动轴数越多，CNC装置就越复杂，编制其系统软件就越复杂。如数控车床一般为两轴联动，数控铣床以及加工中心一般需要三轴或三轴以上联动。2）准备功能即G功能，是指机床动作方式的功能，主要有基本移动、程序暂停、坐标平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环、基准点返回、公英制转换、绝对值与相对值转换等指令。它用字母G和后继的两位数字来表示，ISO标准对准备功能从G00~G99的100种指令中，大部分进行了统一的标准定义，部分可

4、由系统生产厂家根据特定的控制需要来定义。G代码的使用有模态（续效）和非模态（一次有效）两种。3）插补功能在数控机床中，刀具不能严格地按照要求加工的曲线运动，只能用折线轨迹逼近所要加工的曲线。插补（interpolation）定义：机床的数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。插补功能指CNC装置可以实现各种曲线轨迹插补加工能力，如直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、多坐标插补等。插补运算要求实时性很强，即计算速度要同时满足机床坐标轴对进给速度和分辨率的要求（现今数控系统都具有预读功能）。它可用硬件或软件两种方式实现，目前大部分系统都采用软件插补方式。4）进给功能一般用F代码直

5、接指定各轴的进给速度。主要包括下面几种功能。A．切削进给速度（每分钟进给量）：以每分钟进给距离的形式指定刀具切削进给速度，用F字母和它后续的数值表示。ISO标准规定F1～F5位，对于直线轴如F15000表示每分钟进给速度是15000mm/min。对于回转轴如F12表示每分钟进给速度是120/min。B．同步进给速度（每转进给量）：即以机床主轴的每转进给量规定进给速度。如0.01mm/r，只有主轴上装有位置编码器的机床才能指定同步进给速度。C．快速进给速度：它通过参数设定，执行G00指令时采用此速度，还可通过操作面板上的快速倍率开关调节此速度。D．进给倍率：操作面板上设置了进给

6、倍率开关，倍率一般在10％～200％之间。使用倍率开关不修改程序中的F代码，就可以改变机床的进给速度，对每分钟进给量和每转进给量都有效。E．刀具功能：包括选择的刀具数量和种类、刀具的编码方式、自动换刀的方式。用字母T和后继2～4位数字来表示。F．主轴功能：指设定主轴转速功能，用字母S和后继的2～4位数字表示。有恒转速和恒线速度两种运转方式，如S1200表示主轴恒定转速为每分钟1200转，对于具有恒线速控制功能的数控系统，则S后面的线速度是恒定的，随着车削直径的变化，根据给定线速度计算出主轴转速，使得刀具瞬间的位置与工件表面保持恒定关系。用G96（恒线速控制指令），G97（指定

7、主轴转速）来配合S代码来指定主轴的速度。主轴转向用M03（正转）、M04（反转）、M05（停止）指定。机床操作面板上设有主轴倍率开关，使用它可以不修改程序而改变主轴转速。G．辅助功能：即M功能，用字母M和它后继的2位数字表示。ISO标准中规定了一部分M功能的意义。辅助功能可以用来规定主轴的起停和转向、冷却液的开关、刀库的起停、刀具的更换、工件的夹紧与放松。H．字符显示功能：CNC装置可通过CTR显示器实现字符显示，如显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置和故障信息等。I．自诊断功能：CNC装置有各种诊断程