数控系统简介

数控系统简介
第⼀章数控系统介绍
本实训室配备有华中Ⅰ型车削、铣削数控系统的模拟软件以及对应的硬加密狗，SIENUMENS 810D铣加⼯中⼼数控系统。

第⼀节华中Ⅰ型车削数控系统
华中Ⅰ型车削数控系统是(HCNC—1T)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。

在保证系统可靠性的基础上，为⽤户提供了⼀个简捷、⽅便的操作平台。

1.1.1CNC结构
CNC结构如图1.1所⽰：
图1.1 数控教学型车床系统框图
说明：
①系统⽤中⽂CRT显⽰，具有很好的⼈——机界⾯。

②3.5英⼨软盘可⽤于保存或调⼊加⼯程序。

③通讯接⼝可⽤于系统集成化、联⽹、数据输⼊、输出、远程诊断等。

④标准⾯板包括CRT/MDI⾯板和操作⾯板。

⑤系统采⽤实时多任务的管理⽅式，能够在加⼯的同时进⾏其他操作。

１．系统启动步骤
⑴打开电柜开关
⑵打开计算机开关
⑶开始⾃检并由电⼦盘引导系统，进⼊DOS或WINDOWS⼯作环境。

⑷执⾏CNC.EXE⽂件，系统显⽰如图1.2所⽰
图1.2 系统上电屏幕显⽰
１.１.２系统通电后的屏幕说明
⑴系统通电后，系统的屏幕显⽰如图1.2所⽰。

⑵⼯作⽅式：显⽰系统⽬前的运⾏⽅式，如：⾃动运⾏、回零功能、⼿摇进给、MDI 功能、⼿动操作、步进功能等。

⑶运⾏状态：表⽰在不同的⼯作⽅式下有不同的运⾏状态，如：
⾃动⽅式的状态显⽰：100%（进给修调）、机床锁住、程序单段等
回零⽅式的状态显⽰：X轴回零、Z轴回零
⼿摇功能的状态显⽰：*10（⼿摇倍率）、X轴进给、Z轴进给等
MDI功能的状态显⽰：摸态G00 G90 G20 G99等
点动功能的状态显⽰：100%（最⼤速度的百分⽐）、X轴进给、Z轴进给等
步进功能的状态显⽰：*10（步进倍率）、X轴进给、Z轴进给等
⑷运⾏⽂件名：显⽰⾃动加⼯的⽂件名，如：O2000 表⽰该⽂件被读⼊运⾏
⑸O.N索引：显⽰⾃动运⾏中的O代码和N代码
⑹P.L索引：显⽰⾃动运⾏中的P（调⽤⼦程序号）代码和L（调⽤次数）代码
⑺M.T索引：显⽰⾃动运⾏中的M（辅助功能为两位）代码和T（⼑具号为四位）代码
⑻机械坐标：显⽰从伺服单元反馈的坐标信息
⑼F1键的功能：⽤此键改变显⽰软键的功能，使其返回到较⾼层次的菜单
图1.3菜单结构
１.１.３系统的菜单功能介绍
该系统的菜单共分为4级，分⼀级主菜单和三级⼦菜单，其结构如图1.3所⽰⑴第⼀级菜单（主菜单）
基本功能菜单，如下图所⽰：
⑵第⼆级菜单（第⼀级⼦菜单）
①⾃动⽅式下的⼦菜单如下图所⽰
②回零⽅式下的⼦菜单如下图所⽰
③⼿摇⽅式下的⼦菜单如下图所⽰
④ MDI ⽅式下的⼦菜单如下图所⽰
⑤点动⽅式下的⼦菜单如下图所⽰
⑥步进⽅式下的⼦菜单如下图所⽰
⑶第三级菜单（第⼆级⼦菜单）
①⼑具参数的⼦菜单如下图所⽰
②数据设定的⼦菜单如下图所⽰
③零件程序的⼦菜单如下图所⽰
④ PLC 功能的⼦菜单如下图所⽰
⑷第四级菜单（第三级⼦菜单）
程序编辑下的⼦菜单如下图所⽰
１.１.４⼿动运⾏
此⼯作⽅式在调试机床及对⼑等情况下。

１.１.５⾃动运⾏
⾃动运⾏的操作步骤：
⑴在主菜单下选择“⾃动运⾏”
⑵按（F1▲）键显⽰其⼦菜单，选择加⼯程序，如加⼯程序已被选择，可进⾏④、⑤操作
⑶按“内存⽅式”，选择要运⾏的程序
⑷按“循环启动”
⑸当运⾏过程中，需要⼈为退出⾃动运⾏或需要消除屏幕上的报警信息时，可按“运⾏取消”软体键，屏幕上提⽰确认信息“是否退出⾃动运⾏Y/N？”，按“Y”键表明取消，其他任意键表⽰不取消运⾏。

*１.１.６报警信息提⽰：
●“#0”：在程序中有错误的符号
●“#1”：在宏程序中括号不配对
●“#2”：表达式不对
●“#3”：没有等号
●“#4”：⾮法变量
●“#5”：标号表满
●“#6”：重复标号
●“#7”：没有定义的标号
●“#8”：GOTO语句需接标号
●“#9”：在Dom中的m不是数字或超出范围
●“#10”：DO后没有数字
●“#11”：DO WHILE不配对
●“#12”：太多的WHILE
●“#13”：ENDm without WHILE
●“#14”：太多的嵌套
●“#15”：重复的DOm
●“#16”：被零除
●“#17”：太多嵌套的宏
●“#18”：空变量被引⽤
●“#19”：⾮法地址被引⽤
●“#20”：没有该G7*功能
●“#21”：在G71 G72 G73指令中没有P地址
●“#22”：在G71 G72 G73指令中没有Q地址
●“#23”：在G71 G72 G73指令中P地址指定应该在Q地址之前●“#24”：内存空间不够
●“#25”：程序中⽆M02代码
●“#26”：在G02 G03指令中半径太⼩
●“#27”：指令速度太⼤
●“#28”：X轴正软极限报警
●“#29”：Y轴正软极限报警
●“#30”：Z轴正软极限报警
●“#31”：X轴负软极限报警
●“#32”：Y轴负软极限报警
●“#33”：Z轴负软极限报警
●“#34”：Y轴正超程
●“#35”：Y轴负超程
●“#36”：在G02/G03不能进⾏倒⾓控制
●“#37”：倒⾓量太⼤
●“#38”：倒⾓控制时不能进⾏⼑补
●“#39”：Y轴正超程
●“#40”：Y轴负超程
●“#41”：指令中⼑具补偿号太⼤
●“#42”：指令中⼑具号太⼤
●“#43”：在G02 G03指令中不能有T代码存在
●“#44”：急停报警
●“#45”：X轴正超程
●“#46”：X轴负超程
●“#47”：Z轴正超程
●“#48”：Z轴负超程
●“#49”：主轴报警
●“#50”：在G02/G03中不能进⾏建⽴⼑补
●“#51”：在G02/G03中不能进⾏取消⼑补
●“#52”：在G71/G72/G73/G76中不能建⽴⼑补
●“#53”：⼑补的⼑具半径为零
●“#54”：轮廓半径太⼩
●“#55”：⼑具⼲涉
●“#56”：伺服故障
●“#57”：伺服1故障
●“#58”：伺服2故障
●“#59”：伺服3故障
●“#60”：轴1码盘错误
●“#61”：轴2码盘错误
●“#62”：轴3码盘错误
●“#63”：轴1过载
●“#64”：轴2过载
●“#65”：轴3过载
●“#66”：轴1过速
●“#67”：轴2过速
●“#68”：轴3过速
●“#69”：⽂件太长，⽤CAM加⼯⽅式
１.１.７华中数控系统有限公司⽣产的位置伺服单元报警信息
●轴通信错误，//11——18H
●轴系统硬件故障，//30H
●轴主回路短路，//31H
●轴伺服电机过热，//32H
●轴保险丝熔断，//33H
●轴直流过电流，//34H
●轴直流过电压，//35H
●轴泵升回路故障，//36H
●轴控制回路⽋压，//37H
●轴反馈断线，//38H
●轴看门狗叫唤，//39H
●轴UVW信号不正常，//3AH
●轴UVW初始定位不正确， //3BH
●轴伺服单元超速，//40H
●轴跟踪误差过⼤，//41H
●轴软件过热保护，//42H
●轴找不到参考点，//44H
●轴RAM测试错误，//90H
●轴EPROM测试错误，//91H
第⼆节华中Ⅰ型铣削数控系统
１.２.１系统概述
华中Ⅰ型数控系统是由华中数控系统有限公司研制开发的，基于PC—NC数控系统在保证系统的可靠性的基础上，为⽤户提供了⼀个简捷、⽅便的操作⽅式。

１．CNC结构
CNC结构如下图1.4所⽰
图1.4 数控教学型铣床系统框图
说明：
⑴系统⽤中⽂CRT显⽰，具有很好的⼈—机界⾯。

⑵3.5英⼨磁盘可⽤于保存或调⼊加⼯程序。

⑶通讯接⼝可⽤于系统集成化、联⽹、数据输⼊、输出、远程诊断等。

⑷标准⾯板包括CRT/MDI⾯板和操作⾯板。

⑸系统采⽤实时多任务的管理⽅式，能够在加⼯的同时进⾏其它操作。

２．操作⾯板
本系统有NC键盘和机床操作⾯板。

NC键盘采⽤计算机键盘，含义和功能与计算机键盘基本相同。

机床操作⾯板如图1.5所⽰。

图1.5 华中Ⅰ型教学数控铣床操作⾯板
３．系统上电屏幕说明
上电后系统的屏幕显⽰如图1.6所⽰
说明：
⑴加⼯⽅式：显⽰系统⽬前的运⾏⽅式，如⾃动、⼿动、急停、回零等。

⑵加⼯⽅式：显⽰⼀⾏正在加⼯的程序。

⑶正⽂窗⼝：根据不同的⽤户界⾯显⽰。

⑷命令⾏说明当前画⾯所处的位置。

⑸运⾏程序索引：显⽰⾃动加⼯中的O代码和N代码
⑹⼯件指令坐标：可选为指令位置/实际位置/剩余进给/跟踪误差/负载电流和机床坐标/⼯件坐标/相对坐标。

⑺按软体键则进⼊相应的画⾯。

⑻软体键F8、F9在任何画⾯中有效。

⑼在图3主画⾯中，按F10，进⼊扩展功能，10个软体键变为如图4所⽰。

在其它画⾯中F10为返回上⼀画⾯。

１.２.２系统的菜单功能
成功启动软件系统后，屏幕将出现系统的⼀级菜单，当选择其中的某项功能后，控制系统会显⽰该功能下的⼦菜单。

同样，可根据该⼦菜单的内容选择所需功能，该功能的下级菜单将被显⽰。

若要返回上级菜单，按F10功能键即可。

功能键F8和F9在任何画⾯都有效，它们被⽤于设置通道及显⽰⽅式、参数等。

菜单结构如图1.7
图1.6 教学型数控铣削系统上电屏幕显⽰
１．第⼀级菜单（主菜单）
⑴基本功能
⑵扩展功能
２．第⼀级菜单
⑴⾃动⽅式下的⼦菜单
⑵编辑⽅式下的⼦菜单
⑶参数⽅式下的⼦菜单图1.7 菜单结构图
⑷MDI ⽅式下的⼦菜单
⑸CAD/CAM ⼦菜单
⑹PLC ⽅式下的⼦菜单
⑺故障诊断⼦菜单
３．第三级⼦菜单
MDI 运⾏下⼦菜单
１.２.３数控系统的运⾏冀停⽌
１．⼿动运⾏
⼿动运⾏适⽤于：⼿动参考点返回、⼿动连续进给、解除超程、对⼑和调试机床等。

２．⾃动运⾏
操作步骤：
选择主菜单中的⾃动加⼯F1→程序选择F1→机床操作⾯板的⽅式选择开关置于⾃动加⼯位置→按下循环启动按钮→⾃动加⼯开始。

３．⾃动运⾏的停⽌
在⾃动运⾏过程中，想⼈为退出⾃动运⾏状态或屏幕上有报警信息，此时可按“停⽌运⾏”（F7）按钮，屏幕上提⽰确认信息“是否退出⾃动运⾏Y/N？”，按Y键表明取消运⾏，其他键不取消运⾏。

４．程序校验
操作步骤：
选择主菜单中的⾃动加⼯F1→程序选择F1→程序校验F3→显⽰⽅式F9→机床操作⾯板的⼯作⽅式选择开关置于⾃动加⼯位置→机床锁住、Z轴锁住、MST锁住→按下循环启动按钮→程序校验开始。

１.２.４程序编辑
程序管理包括对加⼯程序的编辑、拷贝、删除、改名等操作。

若编辑区已经有程序，则在正⽂窗⼝显⽰正在编辑的程序，此时允许对该程序进⾏编辑。

若编辑区没有程序，则操作步骤如下：
选择主菜单中的程序编辑F2→⽂件管理F1选择所需的程序⽂件，系统将该程序调⼊编辑区，即可进⾏有关的编辑操作。

１.２.５安全防护及报警处理
１．故障诊断
选择主菜单基本功能中的“扩展功能”F10→故障诊断F4
在故障诊断⼦菜单中有“报警显⽰”F6和“错误历史”F7。

２．紧急停⽌
按下机床操作⾯板上的“急停按钮”。

１.２.６华中数控铣削系统计算机模拟热键
１．循环启动热键：Shift+ Shift
２．进给保持：Ctrl+Alt
３．急停：Scroll Lock
４．复位：Ctrl+Alt+ Shift
５．单段/⾃动：CapsLock
６．退出数控系统：Alt+X
第三节SINUMERIK 810D数控系统
XH714⽴式加⼯中⼼，主要⽤于中、⼩型模具及复杂异型零件的加⼯，可⾃动铣削平⾯、槽、斜⾯及各种复杂曲线，也可进⾏钻孔、铰孔、扩孔、镗削等加⼯。

机床配备了SIEMENS 公司的SINUMERIK 810D 数控系统，主轴可实现50—4500rpm的⽆级调速。

SINUMERIK 810D 数控系统的主要功能特点有：
在SINUMERIK 810D 数控系统中，驱动控制和NC控制集成在⼀块模块上。

采⽤32bit的微处理器，实⾏CNC控制。

NURBS⾼级插补
三轴联动控制（3个进给轴和⼀个主轴），最⾼可扩展到五轴联动。

最⼩输⼊单位：0.001mm或0.0001inch
最⼤指令值：+/-9999.99mm
参考点返回
⼑具长度及半径补偿
英/公制转换
⼑具偏置量寄存
反向间隙及螺距误差补偿
直线及多象限圆弧插补
增量运⾏
测量回路波形检查
机床刚性检测
RS-232通讯接⼝
固定循环及⾃动⼦程序
多种语⾔转换等。

驱动单元：SIEMENS 611A驱动器
伺服电机：最⼤扭矩：11Nm（X、Y轴），16Nm（Z轴）额定电流：8.3A
输⼊电压：270V
额定转速：3000RPM
1.3.1SINUMERIK 810D 数控系统结构
SINUMERIK 810D 数控系统连线，如图1.8所⽰。

图3.1 SINUME图1.8 SINUMERIK 810D 数控系统
1.3.2 操作⾯板简介
1.3.
2.1 超薄操作⾯板OP 031上的键功能，如图1.9所⽰。

Ａ．显⽰器 1．加⼯区域键
Ｂ．数字字母键２．返回键
Ｃ．输⼊修改及光标控制键３．⽔平软键盘
Ｄ．加⼯控制⾯板４．扩展功能键（主菜单）
５．区域转换键
６．垂直软键盘
1.3.
2.2 OP 031操作⾯板上的加⼯键定义
SIEMENS 标准加⼯控制⾯板，有如图1.10所⽰操作控制功能。

图1.9 OP 031操作⾯板及加⼯控制⾯板
１．急停按钮
在如下情况下按下此红⾊键：●⼈的⽣命受到危险。

●设备与⼯件受到危险。

注：急停按钮将导致所有的驱动元件停⽌动作。

２．操作⽅式和加⼯功能当你按下了⼀个“操作⽅式”键，那么对应的操作⽅式将会替代之前选定的操作⽅式。

激活的⼯作⽅式将以LED 显⽰。

⼿动：
机床的点动控制⽅法：
●使⽤⽅向键控制轴连续移动；
●使⽤⽅向键控制轴增量移动；
●⼿轮控制移动．
ＭＤＡ（⼿动输⼊／⾃动运⾏）
●⼿动数据输⼊，⾃动运⾏
●经过操作⾯板输⼊程序段，并通过机床执⾏这些程序段或程
序段系列。

⾃动
●控制机床⾃动执⾏程序。

⑨* 图1.10 铣削加⼯中⼼加⼯控制⾯板
３．步进⽅式移动
⼿轮进给调速键
⼿轮进给调速步进值:
１，10，100，1000，10000/刻度
加⼯功能⽰教功能断点返回回参考点４．程序控制 NC 停⽌●按下该键时，正在执⾏的零件程序将会被挂起，对应的LED 指⽰灯亮。

●在此之后，按下“NC 启动”，程序将会继续执⾏。

NC 启动●激活被选择的零件程序，程序名显⽰在显⽰器头部，对应的LED 指⽰灯亮。

单段执⾏●准许操作者⼀段接⼀段地执⾏零件程序，当单段执⾏被选择时，加⼯控制⾯板上对应的LED 亮。

复位按下该键时：●正执⾏的零件程序将会被废除。

●通道显⽰状态将会切换到“Reset ”。

５．快移⽅向键（铣床⽤坐标轴选择键）轴选择键●选择对应的X 、Y 、Z 、…、9轴⽅向选择●按“+”向坐标轴正⽅向移动。

●按“-”向坐标轴负⽅向移动。

快速点动●按下该键和⽅向键６．主轴控制主轴速度倍率旋钮
●通过该旋钮，可以改变程序设定的主轴速度。

●控制范围为：50%~120%
●每两档之间的增量为：5%
主轴停⽌
●按下此按钮时，主轴将会减速直⾄为零，并且
●控制⾯板上，对应的LED 显⽰主轴停
●应⽤：换⼑；调试过程中输⼊S ，T ，H ，M 功能等。

主轴启动
●此按钮将使主轴开始加速直⾄规定的速度，并且控制⾯板上对
应的LED 显⽰主轴启动。

７．进给控制
进给/快进倍率
●控制范围：编程设定进给速度的0%~120%
●设置：0%，1%，2%，4%，6%，8%，10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，
75%，80%，85%，90%，95%，100%，105%，110%，115%，120%
进给停⽌
●当前程序的执⾏过程将被停⽌
●被控制的轴将会停⽌驱动
●进给停⽌⼀经接受，相对应的LED点亮，并且在显⽰器状态显⽰中将会显⽰“FST”
（Feed Stop）。

●应⽤：换⼑；在“MDA”时，处理程序段检测到了错误。

进给启动
●零件程序从指针所在程序段继续往后执⾏；
●进给速度逐渐加速⾄程序定义的速度值；
●进给启动⼀经采纳，对应的LED将会被点亮。

８．钥匙开关
９．机床⽣产⼚家定义键功能区域
启动冷却液
关闭冷却液
⼑库逆时针旋转
●按下此按钮，从⼯作台向主轴⽅向观察，主轴逆时针转动。

（只在⼿动⽅式下有效）
⼑库顺时针旋转
●按下此按钮，从⼯作台向主轴⽅向观察，主轴顺时针转动。

（只在⼿动⽅式下有效）主轴夹头完成⼑具夹紧动作
●配合“⼑具放松”键进⾏⼿动换⼑。

主轴夹头松开对主轴⼑具的夹紧
●注意在按下此按钮之前，要⽤⼿握住⼑柄，以防⼑具松开下落时损坏⼯作台和⼑具。

软件限位设定的的取消
对机床的报警信息作出处理之后进⾏回答
●使⽤它可以清除⼀些报警信息。

●报警号以“7”开头的报警信息才⽤到，其它报警信息不能按此键应答；必须按照应答提⽰停机处理。