CNC应用的数据通信与网络通信接口
CNC课程学习手册
CNC课程学习手册题目CNC课程学习手册班级09电Y2姓名袁惠学号09121037目录第一章绪论 (4)第一节数控机床概述 (4)一．数控机床的特点 (4)二．数控机床的构成 (4)三．数控机床的工作原理 (5)第二节数控机床的分类 (5)一．按控制轨迹分类 (5)二．按伺服系统分类 (5)第二章数控系统的插补工作原理 (5)第一节概论 (5)一．插补的概念 (5)二．插补的方法与特点 (6)第二节逐点比较法 (6)第三章数控机床加工程序的编号 (6)第一节编程基础 (6)一.编程步骤 (6)二．编程代码与指令格式 (7)第二节编程实例 (9)一．车加工编程实例 (9)二．铣加工编程实例 (9)第四章数控加工程序的自动编制 (11)第一节自动编程概念 (11)一.计算机辅助编程简介 (11)二．计算机辅助编程的分类 (11)第二节APT语言简历 (11)一．APT语句简介： (11)二．APT语句结构 (11)三．APT语句的类型 (11)第三节CAD/CAM自动编程 (12)2.图形交互式自动编程的基本步骤 (12)第五章计算机数控装置原理 (13)第一节CNC装置的功能 (13)一CNC装置的功能 (13)二CNC数控装置工作过程 (13)第二节CNC数控装置的原理及结构 (13)一、硬件及其组成 (13)二、软件功能及组成 (14)第三节显示及键盘工作原理 (14)一、显示原理 (14)二、键盘及工作原理 (14)第四节伺服电机升降速控制 (14)一、车床数控刀架工作顺序 (15)二、刀库的工作原理 (15)三、数控系统的M功能 (15)第六节CNC装置的输入、输出与通信 (15)一、CNC与外部设备数据的传送要求 (15)二、网络通信基础 (15)第七节内置式可编程控制器（PLC） (16)一、PLC的工作原理 (16)二、PLC性能指标 (16)三、PLC类型 (16)四、PLC基本机构 (16)五、PLC控制程序的编制 (16)六、PLC的指令和程序编写 (16)第一章 绪论第一节 数控机床概述一．数控机床的特点（1）广泛的适应性 （2）精度高、质量稳定（3）生产效率高（4）减轻劳动强度，改善生产条件 （5）能实现复杂零件的加工 （6）有利于现代化生产管理 数控机床的应用特点还有：（1）采用数控加工的方法将给产品质量的稳定性提供可靠的保证。
CNC装置及接口
输入
译码、预处理
插补
位置控制
图3-1 CNC装置的基本控制流程
电机
CNC装置的组成
大体来讲，CNC装置由硬件和软件两大部分组成。
具体地讲，CNC装置的组成为：
计算机
硬件（CPU、存储器、总线、I/O设备等） 软件（控制软件和管理软件）
CNC装置的组成
可编程控制器（PLC）
各种接口
第一节 CNC装置的硬件结构 一、单微处理器结构的CNC装置 二、多微处理器结构的CNC装置
键盘识别
线反转原理图
❖ 线反转法 行列线交换输入、输出，
两步获取按键键号。 例 N1.2按键 1）D3-D0列输入线，D7D4行输出线时
列输入代码：1011 2）D3-D0输出线，D7-D4
输入线时 输出代码：1101
去抖动和多键保护
键 按下
前 沿抖 动
后 沿抖 动
闭合 稳定
按键是机械触点，故而
多微处理器CNC装置多采用模块化结构，每个微处理器分管 各自的任务，形成特定的功能单元，即功能模块。由于采 用模块化结构，可以采取积木方式组成CNC装置，因此具 有良好的适应性和扩展性，且结构紧凑。与单微处理器 CNC装置相比，多微处理器CNC装置的运算速度有了很 大的提高，它更适合于多轴控制、高进给速度、高精度、 高效率的控制要求。
❖ 数控机床上运用的PLC有两种类型： ❖ 1.内装型 ❖ PLC的硬件和软件结构作为CNC装置的基本功能统一设
计和制造。 ❖ 2.独立型 ❖ PLC作为CNC装置的一个独立部件，具有独立的硬件和
软件结构。根据数控机床的独立要求，可以选用通用PLC 进行组装。
第四节 CNC装置的接口电路
1
机床I/O接口
CNC设备具体参数
CNC设备具体参数以下是CNC设备的具体参数：1.控制器类型：CNC设备的控制器通常分为两种类型，分别是基于PC 的控制系统和专用的PLC（可编程逻辑控制器）系统。
PC控制系统具有更强大的处理能力，更灵活的编程和操作方式，而PLC系统则更加稳定和可靠。
2.加工范围：CNC设备的加工范围通常由X、Y、Z轴的行程范围来描述。
X轴代表设备的横向移动范围，Y轴代表设备的纵向移动范围，Z轴代表设备的升降范围。
3.加工精度：CNC设备的加工精度是指设备在完成加工任务时的定位精度和重复定位精度。
通常用毫米或微米来衡量，加工精度越高，设备的加工质量和精度就越高。
4.主轴转速：主轴转速是指CNC设备主轴的旋转速度，通常以转/分来表示。
主轴转速的高低影响着设备的加工效率和质量。
5.主轴功率：主轴功率是指CNC设备主轴的功率大小，通常以千瓦（kW）来表示。
主轴功率的大小决定了设备的加工能力和加工范围。
6.刀库容量：刀库容量是指CNC设备刀具的存储容量，通常以个数或种类来表示。
刀库容量的大小影响着设备的加工灵活性和效率。
7.进给速度：进给速度是指CNC设备在进行加工任务时工件相对于刀具的运动速度，通常以毫米/分钟或英寸/分钟来表示。
进给速度越高，设备的加工效率就越高。
8.控制系统：CNC设备的控制系统通常由软件和硬件组成，用于编程、操作和监控设备。
控制系统的功能和性能决定了设备的灵活性和稳定性。
9.通信接口：CNC设备通常具有多种通信接口，如USB、以太网和RS232等，用于与外部设备进行数据交换和通信。
通信接口的多少和类型影响着设备的连接性和兼容性。
10.安全保护：CNC设备通常具有多种安全保护功能，如紧急停车按钮、防撞传感器和安全门等，用于保障设备操作人员和设备本身的安全。
总的来说，CNC设备具有多种功能和性能参数，包括控制器类型、加工范围、加工精度、主轴转速、主轴功率、刀库容量、进给速度、控制系统、通信接口和安全保护等。
FANUCCNC系统与计算机之间PMC的传输
FANUCCNC系统与计算机之间PMC的传输FANUC CNC系统是一种用于控制机床中的计算机数控系统，它能够实时监控和控制机床运行状态，并能够通过PMC（Process/Machine Control）实现与计算机之间的传输。
PMC是FANUC CNC系统中的一个关键部分，它是直接与机床控制器和计算机之间进行数据传输的接口。
PMC的主要功能是监控和控制机床的生产过程，包括监测机床的状态、传输输入和输出信号、记录生产数据、处理异常情况等。
通过PMC，计算机可以实时获取到机床的状态信息，并进行相应的控制和调整。
PMC与计算机之间的传输主要通过以下几种方式实现：1. 数字输入/输出（Digital Input/Output，简称DI/DO）：PMC通过数字输入/输出模块与机床控制器连接，从机床控制器获取输入信号，如机床的运行状态、报警信号等；同时，PMC也可以通过数字输出模块向机床控制器发送输出信号，如控制机床的动作、传递指令等。
2. 固态继电器（Solid State Relay，简称SSR）：SSR是一种电子开关，通过控制电流的通断来控制电路的开闭。
PMC通过SSR与机床控制器和计算机连接，实现数据的传输。
需要注意的是，为了保证PMC与计算机之间的传输稳定和可靠，需要进行适当的设置和配置。
例如，设置正确的通信协议、使用合适的通信线缆、配置正确的参数等。
总结起来，FANUCCNC系统与计算机之间PMC的传输是通过数字输入/输出、固态继电器、串行通信和以太网通信等方式实现的。
PMC作为FANUCCNC系统中的重要组成部分，能够实时监控和控制机床的生产过程，为计算机提供必要的数据和信息，从而实现机床的智能化控制和管理。
数控机床简答综合题
数控机床简答综合题三、简答题（试卷）26.简述数控机床对进给传动系统的要求。
.答案:数控机床对进给系统的要求: (1 )运动件间的摩擦阻⼒⼩川2)消除传动系统中的间隙; ( 3)传动系统的精度和刚度⾼沃的减少运动惯性，具有适当的阻尼。
27.卧式加⼯中⼼常采⽤T形床⾝布局的优点是什么?答案:T形床⾝布局的优点z刚性好，提⾼了⼯作台的承载能⼒，易于保证加⼯精度;有较长的⼯作⾏程。
28.简述经济型数控车床的特点。
答案:经济型数控车床的特点:1)⼀般是在普通车床的基础上进⾏改进设计2)采⽤步进电动机驱动的开环伺服系统; 3)其控制部分采⽤单板机、单⽚机或档次⽐较低的数控系统来实现4）此类车床结构简单，价格低廉5）功能简单。
29.中⼩型数控车床多采⽤倾斜床⾝或⽔平床⾝斜滑板结构，其优点是什么?答案:(1)机床外形美观，占地⾯积⼩; ( 2)易于排屑和冷却液的排流; ( 3)便于操作者操作和观察沃的易于安装上下料机械⼿，实现全⾯⾃动化; ( 5)可采⽤封闭截⾯整体结构，以提⾼床⾝的刚度。
30.简述滚珠丝杠螺母副的⼯作原理。
答案：⼯作原理：在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在⼀起时便形成了滚珠的螺旋滚道。
螺母上有滚珠回路管道，将⼏圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。
当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既⾃转⼜沿滚道循环转动。
因⽽迫使螺母(或丝杠)轴向移动。
三、简答题1.球杆仪的作⽤是什么?简述其测量原理。
球杆仪的作⽤:机床精度综合检测分析的标准设备。
球杆仪的测试原理为:利⽤机床的两轴联动做圆弧插补，通过分析圆弧的半径变化和弧线的轨迹特征来判断机床的误差元素。
2.简述数控机床的基本使⽤条件。
数控机床的基本使⽤条件:(1)保证⼀定的环境温度和湿度;(2)地基牢靠，有隔震措施; (3)⼯作地点允许的海拔⾼度为1000m ; (4)稳定的供电电源，有抗⼲扰措施; (5 )保护接地。
三、简答题2.数控电⽕花线切割机床有邮⼏部分组成?简述电⽕花线切割加⼯的基本原理。
CNC设备具体参数
CNC设备具体参数一、机床参数：1.轴向数：CNC设备通常具有多个轴，常见的为3轴、4轴、5轴甚至更多。
轴的数量决定了设备在空间中的移动和操作的灵活性。
2.行程：指机床在各个轴向上的最大移动距离，常见的有X轴、Y轴、Z轴等。
3.加工范围：指设备能够加工的最大尺寸范围，常用长度、宽度、高度表示。
4.最大负载：指设备能够承载的最大工件重量。
5.加工精度：指设备加工后工件的尺寸精度，常见的有精度等级和位移精度。
二、主要部件参数：1.主轴转速：指主轴的最大转速，影响设备切削加工的速度和效果。
2.刀库容量：指设备能够存放刀具的数量，刀具的切换速度对加工效率有重要影响。
3.刀具直径：指可供设备使用的刀具的最大直径，与加工精度和效率有关。
4.快速移动速度：指设备在空间中快速移动时的最大速度，影响设备的生产效率。
三、控制系统参数：1.控制系统型号：指设备所采用的控制系统类型，常见的有国产和进口的控制系统。
2.通信接口：指设备与外部计算机或网络连接的接口类型，例如RS232、USB、以太网等，影响设备与其他设备的联动能力。
3.编程语言：指设备所使用的编程语言，常见的有G代码、M代码、ISO代码等。
4.存储容量：指设备控制系统内部的存储容量，影响设备能够存储和执行的程序数量和大小。
四、其他参数：1.加工方式：指设备的加工方式，常见的有铣削、钻削、车削等。
2.电源要求：指设备所需的供电电压和频率。
3.设备外观尺寸：指设备的外形尺寸，包括长度、宽度和高度。
4.设备重量：指设备的重量，影响设备的运输和安装。
以上是CNC设备的一些具体参数，这些参数与设备的制造商、品牌和型号相关，不同的设备具体参数可能有所不同。
这些参数对于用户选择合适的设备、进行加工操作以及设备维修和维护都非常重要。
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control，计算机数控）是一种通过计算机程序控制机床进行加工的技术。
它是将数字化的指令传输给机床，使其按照预定的路径和速度进行加工操作。
CNC工作原理涉及到计算机编程、传感器技术和机械加工等多个领域，下面将详细介绍CNC工作原理的几个关键要素。
1. 控制系统CNC控制系统是实现CNC工作的核心部分。
它由计算机、数控器和输入输出设备组成。
计算机用于编写和编辑加工程序，数控器负责解释和执行程序，输入输出设备用于与操作人员进行交互。
控制系统通过数学模型和运动控制算法，将程序中的指令转化为机床上的实际运动。
2. 编程CNC加工的第一步是编写加工程序。
加工程序是一系列指令的集合，描述了机床的运动轨迹、加工工具的选择和加工参数等。
编程可以使用专门的CAM软件进行，也可以手动编写G代码。
G代码是一种机器指令语言，用于控制机床的运动和操作。
3. 传感器技术CNC工作需要使用各种传感器来获取加工过程中的数据。
例如，位置传感器用于测量机床和工件的位置，力传感器用于测量切削力和加工负载，温度传感器用于监测机床和工件的温度变化等。
这些传感器可以提供实时的数据反馈，以便控制系统进行调整和优化。
4. 机械结构CNC机床的机械结构包括床身、主轴、导轨、滑块等。
床身是机床的基础部分，用于支撑和固定其他部件。
主轴是用于驱动刀具进行切削的部件，其转速和进给速度可以根据加工要求进行调整。
导轨和滑块用于控制机床的运动轨迹，保证加工的精度和稳定性。
5. 通信和数据传输CNC工作涉及到大量的数据传输和通信。
例如，加工程序需要从计算机传输到数控器，传感器采集到的数据需要传输给控制系统进行处理。
常用的数据传输方式包括以太网、串口和USB等。
通信和数据传输的稳定性和速度对CNC工作的效率和精度有着重要影响。
6. 加工过程CNC加工过程包括机床的启动、加工程序的加载、加工参数的设置等。
CNCFanuc设备数据采集
CNCFanuc设备数据采集为了这个Fanuc（发那科）数控机床数据的采集也花费了不少精⼒，先是去供应商那⾥了解，基本都是代理商，没有技术⽀持。
在⽹上也有关于Fanuc的以太⽹Ethernet连接⽂档，那⾥⾯有说明，⼤概是开发需要SDK（focas2），知道这点就是进步很⼤，就在淘宝上买了SDK，但是打开才发现⾥⾯的接⼝众多，光看这接⼝⽂档就花了不少时间，终于找到了关于⽹络通信的两个重要接⼝，打开连接public static extern short cnc_allclibhndl3([In, MarshalAs(UnmanagedType.AsAny)] Object ip, ushort port, int timeout, out ushort FlibHndl);关闭连接public static extern short cnc_resetconnect(ushort FlibHndl); 这⼀步很重要，但是后⾯的就难了。
最基本的，我想知道Fanuc当前已完成的⼯件数，要想取⼯件计数就不知道调⽤哪个接⼝了，⼤海捞针。
⼏乎我把所有和read相关的接⼝都试了⼀遍，和当前机台⾯板上的⼯件计数⽐较都不对。
这深层次的计数问题，找代理商根本没⽤，他们要不是电话不通，就是“我也不了解”、“我不懂开发”。
最后发现，发那科的C#开发包只⽤到了 Fwlib32.dll 和 fwlibe1.dll 是关于以太⽹通信的。
调⽤的接⼝public static extern short cnc_rdmacro(ushort FlibHndl, short a, short b, [Out, MarshalAs(UnmanagedType.LPStruct)] ODBM c); 也就是读取Fanuc⾥⾯的宏变量的值。
具体代码C#：1private bool ConnectFanuc(string ip, ref ushort handler, ushort port = 10000)2 {3try4 {5short result = c_allclibhndl3(ip, port, 3, out handler);6return result == 0;7 }8catch (Exception err)9 {10 _logger.Error(ip, err);11return false;12 }13 }1415private void CloseFanuc(ushort handler)16 {17try18 {19short result = c_resetconnect(handler);20if (result != 0)21 {22 _logger.Error("Fanuc关闭连接异常");23 }24 }25catch (Exception err)26 {27 _logger.Error("Fanuc关闭连接", err);28 }29 }3031private int GetFanucData(ushort handler)32 {33try34 {35 Focas1.ODBM result = new Focas1.ODBM();36short r = c_rdmacro(handler, 0xF3D, 0xA, result);37var qty = result.mcr_val.ToString().Substring(0, result.mcr_val.ToString().Length - result.dec_val);38return Convert.ToInt32(qty);39 }40catch (Exception err)41 {42 _logger.Error(err);43return -1;44 }45 }。
数控机床通讯
CTS DELL
25针串口（DB25）
针号 功能阐明
缩写
8
数据载波检测
DCD
发送数据
RXD
2
发送数据
TXD
20
数据终端准备
DTR
7
信号地
GND
6 数据设备准备好 DSR
4 祈求发送
RTS
5
清除发送
CTS
22
振铃指示
DELL
第三讲 数控机床通信与网络技术
RS232C串口通信接线措施（三线制）
第三讲 数控机床通信与网络技术
伴随自动编程软件在数控机床加工，尤其是模具在模具 加工领域旳普遍应用，数控系统具有了高可靠性、高速度旳 数据传播功能。
• RS-232异步串行数据传播方式 • 系统存储卡传播方式 • 以太网传播方式
第三讲 数控机床通信与网络技术
4.1 数控机床RS-232异步串口通信
信控制规程，或称为异步通信协议。
特点：通信双方以一帧作为数据传播单位，每一帧从起始位开始，后跟数据位（位 长度可选）、奇偶校验位（奇偶检验可选），最终以停止位结束。
第三讲 数控机床通信与网络技术
2. RS-232串行接口引脚定义图
公头
母头
公头与母头串口连接器
第三讲 数控机床通信与网络技术
DCD 1 2
第三讲 数控机床通信与网络技术
4. RS-232异步串口通信参数设定及数据传送操作 5. RS-232通信故障维修
第三讲 数控机床通信与网络技术
FANUC 数控系统RS-232通信参数 •I/O通道 •数据输出代码 •波特率
• 波特率:单位时间内传送旳位数，(比特/秒) ,能够使串行通信旳 收、发两端旳同步信号旳频率一致
分享一下通快数控冲床的信号传递
分享一下通快数控冲床的信号传递数控装置协调各种设备按要求工作，是数控冲床能够正常运行的基础，数控冲床的接口就是这种协调工作的重要保证，其主要是解决数控装置问信息交换或与数控装置外的信号交换过程，其实现的方法包括电气联接和软件的协调管理。
通快数控冲床信号传递主要是边过此接口来实现的。
1.信号的分类：从数控冲床信号传递来看，主要有两类:一类是单台机床内部各种部件之间的信号传递;另一类是机床与机床之间或机床与数控装置之间的信号传递。
其中第一类信号主要包括:控制机床坐标轴实时运动的相关信号，由数控装置将控制信号传递给对应的驱动装置(伺服或变频)。
由驱动装置控制相同的电动机旋转:机床运行前后，数控装置对机床上各种开关信号的处理，包括主轴、切削液泵起停等机床按钮和各行程开关信号等。
第二类信号主要是指数控系统之间通信，包括RS-232C通信和调制解调器等通信方式。
2.接口的分类规范：根据国际标准“1504336一1981 (E)机床数字控制-数控装置和数控冲床电气设备之间的接口规范”的规定，接口分为四种类型:I--与驱动命令有关的连接电路(动力驱动的联接);II--数控装置与自由量系统和测量传感器间的连接电路;III-电源及保护电路;IV--通/断信号和代码信号连接电路c可见， I、II类连接电路传送的信息是数控装置与伺服单元、伺服电动机、位置检测和速度检测器件之间的控制信息，属于数字控制、伺服控制和检测控制的范畴。
3.通快数控冲床的输入/输出接口：输入输出信号是CNC系统与外界交换的信息，其接口是交换信息的必要手段，在CNC数控系统中占有重要的位景。
对CNC装置来说，由机床向CNC传送的信号称为输入信号，而出CNC向机床传送的信号称为输出信号。
不同的输入/输出设备与CNC系统相联接，采用与其相应的I/O接口电路和接口芯片。
接口芯片一般分为专用芯片和通用芯片。
前者专门用于特殊的输入/输出设备的接口，后者适用于多种设备的接口对数控装置而言，主要交换的信号包括交流数字输入/输出信号、直流模拟I/O信号和交流l/O信号。
加工中心配电柜通讯接口板作用原理
加工中心配电柜中的通讯接口板，其主要作用是实现配电柜内部各组件与外部控制系统（如CNC系统、PLC系统等）之间的数据通信。
原理如下：
1. 数据交换：通讯接口板上通常集成了各种通讯协议的芯片和接口，例如RS-232、RS-485、CAN总线、ETHERNET（以太网）等，通过这些接口将配电柜内各类传感器、驱动器、电源模块的状态信息发送给中央控制器，并接收来自控制器的指令和参数设置。
2. 信号转换：不同设备可能使用不同的信号标准或电压等级，通讯接口板负责进行信号的转换和匹配，确保数据传输的准确性和完整性。
3. 实时监控：通过通讯接口板，可以实现实时监控加工中心各电气部件的工作状态，包括电机电流、电压、温度、故障报警等重要信息，有助于及时发现并处理问题，保证设备安全稳定运行。
4. 远程控制与诊断：在现代智能化工厂中，通讯接口板还支持远程控制和故障诊断功能，使得操作人员可以在远离现场的地方对加工中心进行操控和维护。
总结来说，加工中心配电柜中的通讯接口板相当于一个“翻译官”，它将配电柜内部电气设备的本地语言（即工作状态信息）转化为通用的语言（即标准化的数据），并通过特定的通信协议传递给主控系统，同时也能接受并执行来自主控系统的命令和设置。
柔性制造考试
1、DNC系统的定义、基本组成和功能分别是什么？DNC是用一台或多台计算机，对多台数控设备实施综合控制的一种方法，是机械制造系统的一个重要发展。
DNC系统属于自动化制造系统的一种模式。
DNC控制计算机，数据通讯系统，DNC接口，NC或CNC装置，软件系统NC程序的上载与下载；NC程序存储与管理；系统的简单控制与调度；系统状态信息的采集、处理和报告；根据生产作业计划进行生产调度与控制；计划、工装（刀具、量具、夹具）信息、物料数据的集成化生产管理。
2、DNC通信系统的物理连接方式有哪几种？它们的优点和不足是什么？采用RS－232C或RS422，采用RS-232C或RS422连接方式实现起来比较方便，成本也比较低，但也带来以下一些问题：（1）传输距离短。
（2）传输不够可靠。
（3）传输速率低，实时性差，响应速度慢；（4）系统规模有限。
（5）电缆费用高，系统复杂性增加。
（6）系统的扩展不容易。
采用计算机网络通信接口：新一代的CNC装置为了能连入到DNC、FMS 中设置了可直接与网络连接的专用通讯微处理器接口，通过该接口可以把数控设备连接在工业局域网（LAN）中。
网络通信协议大多采用ISO开放系统互联参考模型七层结构为基础的有关协议。
混合通信接口：混合通信接口实际上就是前几种方式的混合。
3、根据我国制造业目前的实际情况，在企业进行技术改造中你认为DNC技术具有什么样的优势？良好的通信功能，良好数据存储和管理功能，具有对数据进行有效的管理功能。
调度功能，根据加工件数、交货期，生成对每台数控机床传送NC程序的调度指令。
生产计划功能，根据加工时间、作业时间及DNC的调度指令自动生成生，产计划一览表。
无人运转功能，实现夜间的无人操作。
4、面向信息化制造的通信和控制需求是什么。
确保在整个制造过程中将正确的信息在正确的时候传达到正确的位置；提供一个面向实时控制、数据采集和系统控制的优化的、独立的、高适应性的信息集成通讯体系结构；为整个制造过程提供可视化解决方案。
数控机床第7章 典型数控系统通信接口与系统连接(2015-08)
周德卿 2015.8
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图7-7 802S/802C型经济型数控系统组成各主要单元连接示意图
周德卿 2015.8
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(3)802D普及型数控系统
SINUMERIK 802D是输出数字量插补指令信号的半闭环数控系统， 核心部件是CNC的面板控制单元(PCU210)，可控制4个联动进给轴和1 个模拟主轴或串行数字主轴。
【教学课时】 6课时
周德卿 2015.8
1
7.1 典型数控系统产品简介
根据我国机床行业数控系统应用和发展的水平情况，机床数控系统 产品大致可分为经济型(步进电动机，二至三轴联动开环控制)、普及 型(交流伺服电动机、三轴联动、半闭环控制)、中高档或高档型(交流 伺服电动机、三轴以上联动、全闭环控制)。随着我国国民经济的发展， 机械加工制造业技术水平正在迅速提高，近年来主流数控机床也以普 及型和中高档数控系统为主。
新系统与同类产品相比，具有精度高、硬件结构简单可靠、操作 便捷、智能编程、连接与安装调试容易、性价比高及采用了现场总 线技术等特点，有的功能甚至巳达到原高档系统才具有的水平。西 门子公司机床数控系统产品系列型谱进程表如图7-6所示。
周德卿 2015.8
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图7-6 西门子SINUMERIK机床数控系统产品系列型谱进程表
802D无论在处理速度、功能等都提供了良好的性能/价格比，到了 中档数控系统水平，被广泛应用于数控铣床、加工中心上。但是目前 有被性能价格比更高的828D系统取代的趋势。
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图7-1 KND-100Ti-D数控系统各单元产品图
传动器主要部件的数控加工
摘要随着数控技术的发展，数控机床不仅在宇航、造船、军工等领域广泛使用，而且也进入了汽车、机床等民用机械制造行业。
目前，在机械行业中，单件、小批量的生产所占有的比例越来越大，机械产品的精度和质量也在不断地提高。
所以，普通机床越来越难以满足加工精密零件的需要。
同时，由于生产水平的提高，数控机床的价格在不断下降，因此，数控机床在机械行业中的使用已很普遍。
Pro/Engineer实体设计系统,是由美国PTC公司于1989年开发出来的，其主要功能有：Pro/Engineer。
基本三维造型，参数化功能定义、组装、三维实物着色、二维视图生成、二三维图形输出；复杂部件生成；二三维装配图组装设计，结构和运动干涉检查；工程图生成；复杂造型；系统间数据交换标准接口；有限元网格；复杂曲面造型；数控自动编程及刀具轨迹仿真；模具设计等。
MasterCAM设计及制造系统是将设计和制造结合在一起的PC级套装软件，利用MasterCAM可以绘制零件的图纸，生成零件的数控加工程序并通过电缆直接送至数控机床上，由数控机床完成零件的加工，是一套CAD/CAM一体化软件。
在MasterCAM 系统中，可以将用AutoCAD等CAD软件绘制的图形调入至MasterCAM中使用，也可将用MasterCAM绘制的图形送入到其它CAD软件中去使用。
关键词：数控机床 Pro/E MasterCAM目录摘要 (1)1 绪论1.1数控机床 (1)1.2数控加工技术 (5)1.3数控加工工艺 (8)1.4 CAD/CAM技术 (8)1.5本课题设计的主要内容 (9)2 各部分零件的工艺分析2.1 金属材料的分析 (10)2.2 各零部件的材料选择及工艺分析 (13)3 主要零件的参数设置及加工路径分析3.1 概述 (15)3.2 轴类零件的材料、毛坯及热处理 (16)3.3 工艺装备的选择 (17)3.4 切削用量的选择 (18)3.5 进给路线的确定 (20)3.6 加工顺序的确定 (22)3.7 加工余量的确定 (22)3.8 程序的确定 (23)3.9 轴的加工程序 (24)4 结论与展望4.1 本文总结 (38)4.2 将来展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)毕业设计任务书 (42)1 绪论1.1 数控机床1.1.1 数控机床的概述数控机床和数控技术是微电子技术同传统机械技术相结合的产物，是一种技术密集型的产品和技术。
数控机床检测与调整复习题
一、单项选择题1、数控机床的组成部分包括( B )A．输入输出装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库B．输入输出装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件C．输入输出装置、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件D．输入输出装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库2、计算机数控系统的优点不包括( C )A．利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高B．充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能C．数控系统功能靠硬件实现，可靠性高D．系统性能价格比高，经济性好3、机床数控系统是一种( C )A．速度控制系统 B．电流控制系统 C．位置控制系统 D．压力控制系统4、半闭环控制系统的传感器装在( A )A．电机轴或丝杠轴端 B．机床工作台上 C．刀具主轴上D．工件主轴上5、步进电动机多相通电可以( A )A．减小步距角B．增大步距角 C．提高电动机转速D．往往能提高输出转矩6、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为( C )A．0.1mm B．1mm C．10mm D．100mm 7、所谓开环的数控伺服系统是指只有( B )A．测量实际位置输出的反馈通道 B．从指令位置输入到位置输出的前向通道C．开放的数控指令 D．位置检测元件8、FANUC 0i系列数控系统操作面板上用来显示图形的功能键为（ C ）。
A PRGRMB OPR/ALARMC AUX/GRAPHD OFFSET9．数控系统所规定的最小设定单位就是（ C ）。
A．数控机床的运动精度 B．机床的加工精度C．脉冲当量 D．数控机床的传动精度10、通常数控系统除了直线插补外，还有（ B ）。
A．正弦插补 B．圆弧插补 C．抛物线插补 D．多义线插补11、数控系统的报警大体可以分为操作报警、程序错误报警、驱动报警及系统错误报警，某个程序在运行过程中出现“圆弧端点错误”，这属于（ A ）。
辽阳职业技术学院——数控技术
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2）终点判别处理
在前加减速处理中，每次插补运算后，
系统都要按求出的各轴插补进给量来计
算刀具中心离开本程序段终点的距离si， 并以此进行终点判别和检查本程序段是
否已到达减速区并开始减速。
对于直线插补，si的计算可应用公式：
xi xi1 x
yi
yi1 y
设直线终点P坐标为（xe,ye）， x为长轴，其加工点A(xi,yi) 也就已知，则瞬时加工点A离
速度v。同时v又反馈到输入端，准备下一采样周期
到来。
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前加减速控制的优点是不会影响实际插补输出的位 置精度，而需要进行预测减速点的计算，花费CPU 时间；
后加减速控制的优点则是无需预测减速点，简化了 计算，但在加减速过程中会参数实际的位置误差， 这当然仅仅是局部的。
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第四章 计算机数控系统
第一节 概述 第二节 CNC的轨迹控制原理 第三节 刀具位置补偿和半径补偿 第四节 进给速度和加减速控制 第五节 CNC的输入输出与通信功能
如图，此模型把开 放系统的通信功能 划分为七个层次， 每一层的功能是独 立的，每一层都利 用其下一层所提供 的服务，且也为其 上一层提供服务， 而与其他层的具体 实况无关。
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8、企业网络 一个完整的企业网络一般为跨地区网络。 对于一个制造企业，采用TOP/MAP/Fieldbus的网络 结构，几乎可以覆盖企业从生产加工到办公管理的 各个领域。
直线加减速控制使机床 起动时，速度按一定斜 率的直线下降，如图1。2
指数加减速控制目标是把机械设备起动或停止时的 速度突变，变成随时间按指数规律上升和下降。
指数加减速度与时间的关系为：
加速时
v(t)=vc(1-e-1/T)
数控系统的组成
三、刀具半径补偿
１．补偿的类型：
分为左补偿和右补偿两种情形。 刀具半径左补偿：沿着加工方向，当刀具位于工
件左侧时，称刀具半径左补偿。加工时用G41指 令调用。 刀具半径右补偿：沿着加工方向，当刀具位于工 件右侧时，称刀具半径右补偿。加工时用G42指 令调用。
刀具半径补偿图例：
２．刀具补偿的步骤：
控制器结构简图：
１．硬件构成（3） ：
外围设备主要包括操作面板、键盘、显示器、光电阅读机、 纸带穿孔机和外部存储器等。
操作面板：由于不同数控机床的动作不同，所配备的操作 面板是不同的。一般操作面板具有如下按钮和开关：
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
插补程序：根据加工程序所提供的加工信息，如 曲线的种类（直线、圆弧或其它曲线）、起终点 （直线的起点、终点，圆弧的起点、终点及圆 心）、加工方向（顺时针、逆时针），对这些信 息进行插补运算，决定每一个脉冲到来时的移动 方向及步长，以及曲线与曲线之间如何过渡等。
２．软件构成（3）：
速度控制程序：根据给定的速度值控制插补运算 的频率，保证预定的进给速度。并能根据反馈值 的正与负自动地调节速度的大小。
诊断程序：通过识别程序中的一些标志符来判断故 障的类型和所在地。
二．机床数控系统的基本工作原理
1 ．数控系统工作原理框图：
１．程序的输入：
分为手动输入和自动输入两种方式。手动输入通 常用键盘输入；自动输入可用穿孔纸带、磁带或 用通讯的方式。
２．译码：
主要是将标准程序格式翻译成便于计算机处理数 据的格式（高级语言→机器语言）。
3．刀具半径补偿原理（2）：
X X X
切直线时刀补的计算：设上段
数控机床RS232通讯接口及参数介绍
数控机床RS232通讯接口及参数介绍RS-232-C接口在数控机床上有9针或25针串口，其特点是简单，用一根RS232C电缆和电脑进行连接，实现在计算机和数控机床之间进行系统参数、PMC 参数、螺距补偿参数、加工程序、刀补等数据传输，完成数据备份和数据恢复，以及DNC加工和诊断维修。
一、RS-232-C简介RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）在各种现代化自动控制装置上应用十分广泛，是目前最常用的一种串行通讯接口。
它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。
它的全名是“据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”，该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定，一般只使用3～9根引线。
1、RS232C接口连接器引脚分配及定义DB-25和DB-9型插头座针脚功能如下：DB-9串行口的针脚功能 DB-25串行口的针脚功能针脚符号信号名称针脚符号信号名称1 DCD 载波检测8 DCD 载波检测2 RXD 接受数据3 RXD 接受数据3 TXD 发送数据 2 TXD 发出数据4 DTR 数据终端准备好20 DTR 数据终端准备好5 SG 信号地7 SG 信号地6 DSR 数据准备好 6 DSR 数据准备好7 RTS 请求发送 4 RTS 请求发送8 CTS 清除发送 5 CTS 清除发送9 RI 振铃指示22 RI 振铃指示DB-25插头外形DB-9插头外形2、端口参数和设置串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位、奇偶校验和流控制。
对于两个进行通行的端口，这些参数必须相同：2.1 波特率：这是一个衡量通信速度的参数。
它表示每秒钟传送的bit的个数。
例如300波特表示每秒钟发送300个bit。
当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率，例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。
国外最新数控介绍及几款重要系统对比
国外最新数控系统介绍及几款重要系统对一，FANUC的新一代NGC系列数控系统FANUC的新一代NGC(NEXT GENERATION CONTROLLERS) 数控系统(以下简称为NGC系列)包括3个系列：•0i系列：高可靠性和高性能价格比的CNC，该系列包括FS0i/0i Mate-MODEL C；•16i系列：适合于各种数控机床的高速、高精、纳米CNC，该系列包括FS16i/18i/21i-MODEL B；•30i系列：适合于先进、复合、多轴、多通道、纳米CNC，该系列包括FS30i/31i/32i- MODEL A。
这三个系列的CNC数控系统是FANUC公司新近开发的数控系统。
涵盖低端到高端，并配合开发各种规格的高性能、高精度的旋转和直线移动的伺服电机(包括传感器)、伺服放大器和作为维修、调试的应用工具软件的“操作指南”、“伺服指南”、“TURN MATE i”等，构成了完整的系列。
这些系列的数控系统主要特点为：一、可以满足从低端到高端的需要从一般的车床、铣床、加工中心、磨床到功能齐全的复杂、先进的复合、高精、高速和高效、多轴联动、多工位、多通道数控机床等，都能满足，也可以适应从金切机床到冲压成形机床的不同品种的需要。
FANUC的NGC系列低端CNC为FS0i/0i Mate-MODEL C，是非常小型化的高可靠性、高性能价格比的数控系统。
其中FS0i - MODEL C最多可以进行4轴控制，它的功能以功能包形式划分为A、B两种，以便更适合不同机床的档次，比如对A功能包，可以用于模具加工。
而FS0i Mate-MODEL C，最多可以控制3轴，并具有操作工具“操作指南0i ”及“TURN MATE i”。
二、采用最新的硬件技术NGC的30i系列采用了最新的超高速微处理器。
另外，CNC内部的总线也实现了高速化的处理，因而大幅度提高了构成系统的CNC处理器、PMC处理器、数字伺服处理器之间的数据传输速度。
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CNC应用的数据通信与网络通信接口
值得指出的是：上述企业的网络结构形式是在80年代末提出来的。
随着计算机、控制、网络通信技术的不断发展，企业网络的结构形式发生了较大的变化，因特网迅速扩大，它所采用的通信协议TPC/IP已成为事实上的工业标准，并引入到广泛的应用领域；再加上PC机、工业PC机逐渐成为企业采用的主流机型，企业网络结构受到因特网连接方式和通信技术发展的冲击与影响，在基本相同的功能模型结构下，在颇大程度上简化了网络的结构层次。
近年来在不少企业的网络中，TCP/IP通信协议占领了TOP/MAP层通信协议的位置，多层分布式子网的结构逐渐为以太网等主干网所取代。
而现场总线由于他所处的特殊环境及所承但的实时控制任务，难以为普通LAN通信技术所取代，且现场控制层对通行量的要求较低，而一般工厂底层设备量有很大往往有数百、数千、甚至上万台设备，在这种环境下采用现场总线要比采用一般局域网，可以节省大量投资，所以现场总线依然保持着它在底层控制网络的地位和作用。
将现场总线网段通过通信控制直接挂接在以太网上，是目前企业普遍采用的办法，即构成了所谓的LAN/Fieldbus网络结构。
CNC与外部设备的数据通信接口。
CNC用于连接输入输出设备、外部机床控制面板或通用手摇脉冲发生器的接口EIA-232-D即RS-232C及其形变。
这是OSI参考模型的第一层提供有关同步和比特流在物媒体上的标准协议。
它在机械特性方面规定使用一个25根插针的标准连接器。
对此连接器的机械尺寸及没每根针排列的位置做了明确的规定，从而保证符合EIA-232-D标准的接口在国际上通用。
在电气特性方面，非平衡型每个信号用一根导线，所有信号回路公用一根地线。
信号速率限于20kbi t/s之内，电缆长度限于15m之内。
由于是单线，线间干扰较大。
其电性能用±12V标准脉冲，并采用负逻辑。
逻辑1电平为-5~-15V逻辑0电平为+5~+15V，这与TTL、CMOS电平不兼容。
若要与TTL器件相连必须进行电平转换。
EIA-232-D通用的集成电路转换器件有SN75188或MC1488驱动器和SN75189或MC1489接收器。