CNC主轴驱动及控制.pdf
数控机床各组成部分结构及控制原理
F≥0，则进给＋x 若
F<0，则进给＋y
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用递推法简化计算方法
结论：第一象限
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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迹上伸长或缩短一个刀具半径。
刀具半径补偿进行：
❖ 维持所建立的刀补状态，直至撤消。刀具中心轨迹始 终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
撤消刀具半径补偿： ❖ 刀具撤离工件，返回起刀点。用G40。
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3.刀具半径补偿计算
直线刀具补偿计算（考虑推导过程） X’＝X+△X Y’＝Y+△Y △X＝r.sinα △Y＝－r.cosα X’＝X+r.Y/（X2+Y2）0.5 Y’＝Y－r.Y/（X2+Y2）0.5
问题：当尖角过渡为内轮廓时，会出现工件的 过切现象。引入C功能刀具半径补偿。
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4. C功能刀具半径补偿
C刀补是为解决上述尖角过渡问题而设计的，专门处理 两个程序段间转接的各种情况。
在C刀补中，为了避免下一段加工轨迹对本段加工轨迹 的影响，在计算本程序段的刀具中心轨迹时，提前将下 一段程序读入，根据它们之间转换的具体情况，做出适 当地处理。
2 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
课程内容
❖ 2.1 数控系统的控制原理 ❖ 2.2 计算机数控装置 ❖ 2.3数控机床的位置检测装置 ❖ 2.4 数控机床的进给伺服系统 ❖ 2.5 数控机床的主轴驱动及其机械结构 ❖ 2.6 可编程序控制器在数控机床上的应用
浅谈数控机床C轴的功能和控制
浅谈数控机床C轴的功能和控制摘要：C轴越来越广泛地被应用到数控机床上，根据不同品牌的机床，它的功能与控制都有所不同，但基本原理没变，还是360度的一个圆作为一个可控制轴。
这里浅显地介绍一下C轴定义和功能，以及它的驱动和检测，结合三菱数控系统M70V A来探讨一下它在DLA20车削中心上的应用与参数的设置。
关键词：数控机床；C轴功能与控制1.C轴的定义和功能对于数控车床来说，所谓C轴就是对应绕Z轴的旋转运动，既可实现主轴周向的任意位置控制，又能实现X-C、Z-C联动。
主轴周向的任意位置控制，就是主轴分度的概念，配合锁紧装置可以将加工件定位到一个你所需要的度数，C80.000或者C161.000等等。
比如数控花键铣床，就是利用C轴分度的功能，根据加工工艺的要求，将360度等分成几份，在加工程序中按照旋转度数来编程。
对于数控丝杆磨床来说，头架的控制就是C轴，在加工过程中是连续低速旋转，带动Z轴作联动，即C轴转一圈Z轴走一个螺距。
车削中心上的C轴，既可实现主轴周向的任意位置控制，又能实现X-C、Z-C轴的联动。
车削中心是在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头。
由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。
车削中心上的C轴控制又叫CS轮廓控制。
CS轮廓控制是在伺服主轴（串行主轴）上组合专用的检测器，通过主轴电机进行定位的一种功能，与主轴定位（T系列）相比精度更高，可以在定位以及其它的伺服轴之间进行插补。
对伺服主轴进行速度控制的情形叫主轴旋转控制，对伺服主轴进行位置控制的情形叫主轴轮廓控制。
对主轴进行轮廓控制的功能就是CS轮廓控制功能。
2.C轴的驱动和检测C轴控制就是位置控制。
对于花键铣床来说，C轴是用来分度的；对于丝杆磨床来说，C轴是连续低速旋转，带动Z轴作联动，这两种机床都是将直线轴作为旋转轴用，所以用伺服电机来驱动就可以了，使用上与通常的伺服进给轴一样。
西门子802D系统数控机床主轴控制PLC编程
西门子802D系统数控机床主轴控制PLC编程雷楠南【摘要】系统地研究了西门子802 D系统数控机床主轴变频调速控制方式,介绍了主轴PLC控制编程内容为通过编制PLC程序将加工程序中的M03/M04及M05指令代码转换为变频器的起停、正反转等控制信号的方法.以西门子主轴控制子程序为基础,介绍了相关控制接口信号.通过研究主轴控制子程序,以CK6140数控车床主轴控制为例,编制了主轴使能与停止、正反转控制、制动控制及控制信号输出和报警PLC程序.最后,经过系统参数设置、程序调试,验证了主轴控制程序的正确性.【期刊名称】《济源职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(017)002【总页数】7页(P57-63)【关键词】西门子802D;主轴;变频调速;PLC【作者】雷楠南【作者单位】三门峡职业技术学院机电工程学院,河南三门峡472000【正文语种】中文【中图分类】TG519.1普通数控机床主轴控制一般以速度控制、定向准停等基本控制为主，配置西门子802D系统的数控机床主轴控制方式通常有两种：通用变频器调速方式和交流主轴驱动方式[1]。
采用通用变频器调速方式时，主轴系统硬件配置为CNC连接变频器及普通三相异步电机实现控制[2-3]。
主轴的转速、转向及起停功能可通过CNC加工程序中的速度指令S代码、转向与起停指令M03/M04/M05代码进行控制。
由于通用变频器的速度控制输入一般为模拟量DC0～10V或DC-10～10V电压，所以主轴速度控制应选配CNC装置的模拟量输出功能。
此时，若CNC系统执行加工程序中的速度指令S代码时，便可将其转换为DC0～10V或DC-10～10V电压输出给变频器[4-5]。
当CNC系统执行加工程序中的正反转指令M03/M04代码及停止指令M05代码时，则需编制PLC程序将其转换为变频器的起停、正反转等控制信号[6]。
采用交流主轴驱动控制系统时，硬件配置为CNC连接交流主轴驱动器及专用的交流主轴电机。
数控车床主轴速度控制
C．有较完善的刀具自动交换和管理系统
D．有工件自动交换、工件夹紧与放松机构
E．床身机架具有很高的动刚度和静刚度
F．采用全封闭罩壳
2.2 数控机床的基本工作过程
首先根据零件图样，结合加工工艺进行程序编制，然后通过键盘或者其它输入设备送入数控系统后再经过调试、修改，最后把它存储起来。加工时就按所编程序进行有关数字信息处理。一方面通过插补运算器进行加工轨迹运算处理，从而控制伺服系统驱动机床各坐标轴，使刀具与工件的相对位置按照被加工零件的形状轨迹进行运动，并通过位置检测回馈以确保其位移精度。另一方面按照加工要求，通过PLC控制主轴及其它辅助装置协调工作，如主轴变速、主轴齿轮换挡、适时进行ATC刀具自动交换、工件夹紧与放松、润滑系统的开停、切削液的开关，必要时超载或限位保护起作用，控制机床运动迅速停止。
3.2 数控车床主轴速度控制方式
3.2.1 主轴速度CNC控制方式
主轴速度CNC控制方式指，主轴的速度是由系统CNC加工程序的S码指定的速度值决定，可以通过机床面板上的主轴倍率开关进行修调（通常为50%~120%），这是数控机床通常的控制方式。
3.2.2 主轴速度的特殊S码控制方式
这种控制方式主要用于普通型数控车床的主轴速度控制，该类主轴传动控制方式为手动换挡（低、中和高速选择），以及电磁离合器配合双速电动机自动变速控制，在加工程序中通过S码（一般在每挡有四种S码速度选择）实施电磁离合器和双速电动机的控制。
随着技术的不断发展，机床结构有了很大的改进，从而对主轴系统提出了新的要求，而且因用途而异。在数控机床中，数控车床占42%，数控钻镗铣床占33%，数控磨床、冲床占23%，其它只占2%。为了满足现代数控机床对主轴驱动的更高要求，主轴电动机必须具备如下功能：
主轴驱动及控制
是一种矢量型变频，额定输出功率范围为
0.2KW-7.5KW，载波频率在0.5HZ-16HZ内连
续可调 ，加减速过程中可分段改变加减速时间 ，
可内部/外部启动直流制动；日立 SJ200/300系
列变频器，额定输出功率范围为0.75KW-
132KW，具有2台电机同时无速度传感器矢量控
制运行且电机常数在/离线自整定。
使用任何标准电机与VLT 5000匹配。
4、HITACHI（日立）公司系列变频 器
HITACHI公司的主轴变频器应用于数控机
床上通常有：L100系列通用型变频，额定输出功
率范围为0.2KW-7.5KW， V/f 特性可选恒转矩
/降转矩，可手动/自动提升转矩，载波频率
0.5HZ-16HZ连续可调。日立 SJ100系列变频器，
5、伺服主轴驱动系统
伺服主轴驱动系统具有响应快、速度
高、过载能力强的特点，还可以实现定向
和进给功能，当然价格也是最高的，通常
是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以
上。伺服主轴驱动系统主要应用于加工中
心上，用以满足系统自动换刀、刚性攻丝、
主轴C轴进给功能等对主轴位置控制性能要
求很高的加工。
6、电主轴
2、SIEMENS（西门子）公司主轴
驱动系统
SIEMENS公司生产的直流主轴电动机有1GG5、1GF5、 1GL5和1GH5四个系列，与这四个系列电动机配套的 6RA24、6RA27系列驱动装置采用晶闸管控制。
1PH5和1PH6两个系列的交流主轴电动机，功率范围为 3～100KW。驱动装置为6SC650系列交流主轴驱动装置 或6SC611A（SIMODRIVE 611A）主轴驱动模块，主 回路采用晶体管SPWM变频器控制的方式，具有能量再生 制动功能。另外，采用为处理器80186可进行闭环转速、 转矩控制及磁场计算，从而完成矢量控制。同过选件实现 C轴进给控制，在不需要CNC的帮助下，实现主轴的定位 控制。
深圳市众为兴数控技术 ADT-CNC4840 铣床控制系统 说明书
ＡＤＴ－ＣＮＣ４８４０ 铣床控制系统 用 户 手 册深圳市众为兴数控技术有限公司 地址：深圳市南山区马家垅工业区３６栋５楼 邮编：５１８０５２ 目录第一篇：编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４１． 综述 (4)１．１ 可编程功能 (4)１．２ 准备功能 (9)１．３ 辅助功能 (11)２． 插补功能 (11)２．１ 快速定位（Ｇ００） (11)２．２ 直线插补（Ｇ０１） (12)２．３ 圆弧插补（Ｇ０２／Ｇ０３） (12)３． 进给功能 (14)３．１ 进给速度 (14)３．２ 自动加减速控制 (14)３．３ 暂停（ Ｇ０４ ） (15)４． 参考点和坐标系 (15)４．１ 机床坐标系 (15)４．２ 关于参考点的指令（ Ｇ２７、Ｇ２８、Ｇ２９ ） (15)４．３ 工件坐标系 (17)４．４ 平面选择 (19)５． 坐标值和尺寸单位 (19)５．１ 绝对值和增量值编程（Ｇ９０和Ｇ９１） (19)６． 辅助功能 (20)６．１ Ｍ代码 (20)６．２Ｔ代码 (21)６．３ 主轴转速指令（Ｓ代码） (21)７． 程序结构 (21)７．２ 程序正文结构 (21)７．２．５文件结束 (23)８． 简化编程功能 (23)８．１ 孔加工固定循环（Ｇ７３，Ｇ７４，Ｇ７６，Ｇ８０￣Ｇ８９） (23)9.刀具补偿功能 (35)９．１ 刀具长度补偿（Ｇ４３，Ｇ４４，Ｇ４９） (35)９．２ 刀具半径补偿Ｂ (37)第二篇 操 作 篇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７５1.概要 (75)1.1手动操作 (75)1.2刀具按程序移动─自动运转 (76)1.3自动运转的操作 (76)1.4程序调试 (77)1.5程序的编辑 (78)1.6数据的显示及设定 (78)1.7显示 (79)2.操作面板说明 (79)2.1LCD面板 (79)2.2显示页面选择 (81)2.3操作方式选择 (81)2.4键盘的说明 (81)3.手动操作 (84)3.1手动返回参考点 (84)3.2手动连续进给 (85)3.3单步进给 (85)3.4手轮进给 (85)3.5手动辅助机能操作 (86)4.自动运行 (87)4.1自动运转 (87)4.2自动运转的停止 (87)4.3进给倍率 (88)5.调试 (88)5.1单程序段 (88)5.2跳过任选程序段（或机床软操作面板） (88)5.3输入信号检测输出信号测试 (88)6.安全操作 (88)6.1急停 (88)6.2超程 (89)7.报警处理 (89)8.程序存储、编辑、下载、显示 (89)8.1程序存储、编辑操作前的准备 (89)8.2把程序存入存储器中 (89)8.3程序检索 (89)8.4程序的删除 (90)8.5删除全部程序 (90)8.6字的插入、修改、删除 (90)8.7存储程序的个数 (91)8.8存储容量 (91)8.9程序下载 (91)8.10程序显示编辑界面 (93)9.数据的显示、设定 (93)9.1系统参数 (93)9.2刀补参数设定显示 (93)9.3工件坐标系设定 (93)9.4参数的显示 (96)9.5参数的设定和查询 (96)9.6机床软操作面板的显示及设置 (97)9.7设置参数设定 (97)9.8诊断显示设定 (98)10.显示 (99)10.1状态显示 (99)10.2程序显示 (100)10.3位置显示及清零 (101)第三篇 连 接 篇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０３1、系统结构 (103)1.1CNC4840数控系统的组成 (103)2、外部连接 (104)2.1外部接口图 (104)2.2电机驱动器控制接口 (106)对应外壳定义：机床输出扩展接口 (119)附录1规格一览表 (122)附录2参数一览表 (125)附录4错误代码一览表 (132)附录5G功能一览表 (133)附录6工件坐标系设定及对刀 (135)第一篇：编程 １． 综述 １．１ 可编程功能 通过编程并运行这些程序而使数控机床能够实现的功能我们称之为可编程功能。
第五章 主轴驱动及控制
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四．有级调速、无级调速、分段无级调速
1.有级调速是仅提供有限级别的速度，无级 调速是在速度范围可以任意指定速度。
2.控制主轴的信号电压种类： CNC→主轴 a、0±10V的模拟电压； b、单向性：0—10V、提供方向控制； c、12位BCD； d、全数字。
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3.分段无级调速 a、当低速时为恒转矩，当需要低速强力切削时需要提 高其转矩。措施是通过换挡，降低主轴速度，增大转 矩。 b、一般变挡为两到三级。
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4.自动变挡 系统根据S指令及参 数来判断选择挡位，控 制相应的机构实现挡位 切换：拨叉或电磁离合 器。在换挡过程中，主 轴低速转动保证合。
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4.电气准停
a、磁传感器：
在主轴上安 装磁装置。在对 应的部位装检测 装置。也是早期 使用，功能单一。
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b 、编码器准停：
在主轴上安装编码器。准停角由调节控制电路板上的拨 码开关来实现。
C、 数控系统准停：
主轴上装编码器、系统将主轴作为位置轴来进行控制。 可以控制其停在任意角度、可通过指令来指令其停止角度。
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CNC控制器说明介绍
CNC控制器说明介绍CNC技术的发展相当迅速，这大大提高了模具加工的生产率，其中运算速度更快捷的CPU 是CNC技术发展的核心。
CPU的改进不仅仅是运算速度的提高，而且速度本身也涉及到了其它方面CNC技术的改进。
正因为近几年CNC技术发生了如此大的变化，才值得我们对当前CNC技术在模具制造业的应用情况作一个综述。
程序块处理时间及其它由于CPU处理速度的提高，以及CNC制造商将高速度CPU应用到高度集成化的CNC系统中， CNC的性能有了显著的改善。
反应更快、更灵敏的系统实现的不仅仅是更高的程序处理速度。
事实上，一个能够以相当高的速度处理零件加工程序的系统在运行过程中也有可能象一个低速处理系统，因为即使是功能完备的CNC系统也存在着一些潜在的问题，这些问题有可能成为限制加工速度的瓶颈。
目前大多数模具厂都意识到高速加工需要的不仅仅是较短的加工程序处理时间。
在很多方面，这种情况和赛车的驾驶很相似。
速度最快的赛车就一定能赢得比赛吗？即使是一个偶尔才观看车赛的观众都知道除速度以外，还有许多因素影响着比赛的结果。
首先，车手对于赛道的了解程度很重要：他必须知道何处有急转弯，以便能恰如其分地减速，从而安全高效地通过弯道。
在采用高进给速度加工模具的过程中，CNC中的待加工轨迹监控技术可预先获取锐曲线出现的信息，这一功能起着同样的作用。
同样的，车手对其他车手动作以及不可确定因素的反应灵敏程度与CNC中的伺服反馈的次数类似。
CNC中伺服反馈主要包括位置反馈、速度反馈和电流反馈。
当车手驾车绕赛道行驶时，动作的连贯性，能否熟练地刹车、加速等对车手的临场表现有着非常重要的影响。
同样地，CNC系统的钟形加速/减速和待加工轨迹监控功能利用缓慢加速/减速来代替突然变速，以保证机床的平稳加速。
除此以外，赛车和CNC系统还有其它相似的地方。
赛车发动机的功率类似于CNC的驱动装置和电机，赛车的重量可以和机床中运动构件的重量相提并论，赛车的刚度和强度则类似于机床的强度和刚度。
数控机床主轴驱动与控制
特点，还可以实现定向和进给功能，当然价格也是最高的， 通常是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以上。
伺服主轴驱动系统主要应用于加工中心上，用以满足系 统自动换刀、刚性攻丝、主轴C轴进给功能等对主轴位置 控制性能要求很高的加工。
6.2.3主轴分段无级调速
6.2主轴驱动与控制(Spindle Drive and Control)
图6.3所示为西 门子802C数控系 统的变频调速控 制连接图。主轴 电机的正反转通 过继电器KA2和 KA3控制，转速 大小通过X7口模 拟电压值大小控 制。
6.2主轴驱动与控制(Spindle Drive and Control)
6.1 概述
1.主轴驱动系统的功能
主轴驱动系统通过控制主轴电机的旋转方向和转速， 从而调节主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度， 配合进给运动，加工出理想的零件。因此，主轴驱动的主 要功能是为各类工件的加工提供所需的切削功率。
此外，当数控机床具有螺纹加工、恒线速加工以及准 停要求（比如加工中心换刀）时，对主轴也提出了相应的 位置控制要求，所以此类数控机床还具有主轴与进给联动 功能和准停控制功能。
6.1 概述
（3）DANFOSS（丹佛斯）公司系列变频器 该公司目前应用于数控机床上的变频器系列常用的有：
VLT2800，可并列式安装方式，具有宽范围配接电机功率： 0.37KW-7.5KW 200V/400；VLT5000，可在整个转速范围内进行 精确的滑差补偿，并在3ms内完成。在使用串行通讯时，VLT 5000对每条指令的响应时间为0.1ms，可使用任何标准电机与VLT 5000匹配。
对于中档数控机床而言主要采用这种方案。其主轴传动仅采用两 挡变速甚至仅一挡即可实现100—200 r/min左右时车、铣的重力切 削。一些有定向功能的还可以应用于要求精镗加工的数控镗铣床。 但若应用在加工中心上，还不很理想，必须采用其他辅助机构完成 定向换刀的功能，而且也不能达到刚性攻丝的要求。
数控机床的主传动系统
高速加工、精密定位
主轴驱动系统的设计与选择
设计原则
高可靠性 良好的动态响应 经济性考虑
选择因素
机床类型 加工要求 成本预算
常见类型
交流伺服驱动系统 直流传动系统 混合驱动系统
● 03
第3章 数控机床的进给传动 系统
进给传动系统的组成与作 用
进给传动系统主要包括进给驱动装置、进给传动 机构和进给系统的控制与调节三个部分。进给驱 动装置负责提供动力，进给传动机构负责传递动 力并实现所需的运动轨迹，进给系统的控制与调 节负责对整个系统的运行进行精确控制。
主传动系统是数控机床的核心部件之一，它主要 由主轴装置、传动装置、主轴驱动系统等组成， 负责传递动力并确保机床加工的精度和速度。
主轴的类型与特性
电主轴
高速、高精度
复合主轴
结合电主轴与机 械主轴特点
机械主轴
结构简单、成本 低
主轴定向控制
01 控制意义
保证加工精度
02 控制方法
光电编码器、霍尔效应
部分控制信号依赖于反馈信号
电气控制系统的故障诊断与维 护
故障诊断方法包括观察法、信号分析法、模拟法 等；故障诊断的步骤包括故障现象的观察、故障 原因的分析、故障诊断的结果等；电气控制系统 的维护措施包括定期检查、及时维修、更换故障 部件等。
● 06
第6章 总结
数控机床主传动系统的重要性和 影响因素
夹具系统的性能评价
夹具的刚度 与稳定性
夹具的刚度与稳 定性直接影响到
加工精度
夹具的重复 定位精度
夹具的重复定位 精度直接影响到
加工效率
夹具的装夹 误差
夹具的装夹误差 会导致工件加工
误差
《数控原理与系统》第6章_主轴驱动及控制
2. 開關量信號 （1） RDY準備好信號: 欲使主軸驅動工作，可 閉合RDY觸點，主軸驅動進入正常工作狀態。 （2） EMG急停信號: 當EMG常閉觸點打開時， 電動機立即制動至停轉。 （3） FOR、 REV信號: 用於指定主軸正反轉， 其與模擬量的極性組合見表6.1。
KI f
第6章 主轴驱动及控制
（ 1 ）在基速 n0 以下，採用調壓調速，即在勵 磁電流If不變，Φ為常數的情況下，用改變電樞 電壓Ua的方法調速。 這時輸出的最大轉矩Mmax 取決於電樞電流最大值Imax， 即 Mmax=CMΦImax 而對一臺主軸電動機來說，最大電流為恒 定，因此所能輸出最大轉矩是恒定的，而輸出 功率隨轉速升高而增加，因此基速n0以下稱為 恒轉矩調速。
第6章 主轴驱动及控制
6.1.2 主軸系統的分類與特性 1. 主軸系統的分類 根據變速方式的不同，主軸系統可分為有 級變速、 無級變速和分段無級變速三種形式。 其中，有級變速僅用於經濟型數控機床， 大多 數數控機床均採用無級變速或分段無級變速。
第6章 主轴驱动及控制
為滿足變速的要求，早期的數控機床常採用 直流主軸驅動系統。由於直流電動機存在體積大、 恒功率調速範圍窄、電刷易磨損、維護比較麻煩 等缺點，而逐漸被交流主軸驅動系統所取代。目 前，絕大多數數控機床均採用鼠籠式交流非同步 電動機配置向量變頻調速器，構成主軸驅動系統。
U a I a Ra E E Ce n M C M I a
KI t
第6章 主轴驱动及控制
＋
Ia If Ra ＋
U a
E
M
－ M
n
－
圖6.1 主軸電動機電路模型
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理总结
速度处理要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标 的 分速度。 开环系统:通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。
速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。 半闭环和闭环系统:采用数据采样方法进行插补加工，速度
计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮 廓步长。
可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模块出 故障后，通过系统重组仍可断继续工作。
12
2.2 CNC装置的硬件结构
结构形式：可分：分布式、主从式、总线式。
分布式：各CPU独立、完整，通过外部通信链路连接起来，
数据交换和资源共享通过网络技术实现。
主从式：主控CPU、从控CPU，主控CPU才能控制和访问总
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理
本章主要内容
第一节 概述 第二节 CNC装置的硬件结构 第三节 CNC装置的软件结构
第四节 可编程控制器（PLC）
第五节 典型的CNC系统简介
2
2.1概述
1. CNC系统?
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置、速 度
（还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运 动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控 制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。 从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专 用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。
两个以上任务处理。
♦ 并行处理的实现方式： ☆ 资源分时共享（单CPU）
☆ 资源重叠流水处理（多CPU）
34
Have a Rest!
2.3 CNC系统的软件
资源分时共享并行处理（对单一资源的系统）
♦ 在单CPU结构的CNC系统中，可采用 “资源分时共
数控加工技术培训教材.pdf
国内�华中系统�见图 1�6�、航天系统、广州数控系统、大森系统
图 1�6
6
健雄职业技术学院
数控加工技术
国外�西门子系统�见图 1�7�、发那科系统�见图 1�8�、三菱系
统、飞利浦系统、发格系统
机床带系统�美国�幸辛那提、法道、哈斯
日本�马扎克、森精机、新日本、戴维
德国�德马吉、科宝
瑞士�米克朗
有自动化仓库。
�4�有管理信息系统�如刀具与机床的利用率报告
5、计算机集成制造系统 CIMS
有三个系统�
�1�CAD/CAM 系统�产品造型
性能分析、仿真 生成
程序
�2�CAP/CAC 系统�计算机辅助生产计划与计算机辅助生产控
制系统�对加工过程进行计划、调度与控制。�1�+�2�完成无图纸
加工。
�3�工厂自动化系统�实现产品的自动装配、测试�材料的自
动运输处理�工厂管理的自动化。�1�+�2�+�3�=无人工厂数控
机床是最基本的工作单位。
五、几个基本概念
1、数控�一种自动化控制技术�用数字信号控制机床的运动和加工
过程。
2、数控机床�采用了数控技术的机床�或者说是装备了数控系统的
机床。
3、数控系统�一种程控系统�能逻辑的处理输入到系统中具有特定
4
图 1�7
图 1�8
3、伺服系统�是数控系统的执行机构�它接受数控系统的指令信息�按
指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。它包括�
�1�进给伺服系统�进给运动的执行机
构�包括位置控制单元、速度控制单元、
执行电动机�见图 1�9�、测量回馈单元
等部分�见图 1�10�。
主轴驱动通过主轴m代码控制主轴联锁功能的原理
主轴驱动通过主轴m代码控制主轴联锁功能的原理主轴驱动通过主轴M代码控制主轴联锁功能的原理主要基于计算机数控系统（CNC）与主轴驱动器之间的通讯和控制。
下面将简要描述这个原理：1.计算机数控系统（CNC）:CNC是现代数控机床的核心部分，它负责接收和处理来自操作员或自动编程软件的指令，然后输出这些指令到机床的各个部分，包括主轴驱动器。
2.M代码:M代码是CNC编程中的一种指令，用于控制机床的各种辅助功能，如主轴的启动、停止、换向等。
3.主轴驱动器:主轴驱动器是连接主轴电机和CNC系统的设备。
它接收CNC系统的指令，控制主轴电机的运动，从而实现主轴的旋转。
4.联锁功能:联锁功能是一种安全措施，用于防止机床在某些条件下运行，以避免潜在的危害。
例如，当刀具没有正确安装或卡盘未关闭时，机床可能不会启动。
5.控制原理:当CNC系统接收到M代码时，它会根据代码的内容向主轴驱动器发送相应的指令。
例如，当M03（启动主轴）被接收到，CNC系统将发送一个信号到主轴驱动器，使主轴电机开始旋转。
同时，为了确保主轴的正确和安全运行，CNC系统可能会通过主轴驱动器发送额外的信号或参数。
例如，当检测到主轴的异常速度或扭矩时，CNC系统可能会发送一个停止信号到主轴驱动器，使主轴电机立即停止。
此外，一些高级的主轴驱动器还具有与CNC系统之间的通讯功能，可以实时反馈主轴的状态信息，如转速、扭矩等。
这样，CNC系统可以根据这些信息调整主轴的运行状态，确保加工过程的稳定和安全。
总的来说，通过M代码控制主轴联锁功能是基于CNC系统、主轴驱动器和主轴电机之间的紧密配合和通讯实现的。
这种配合确保了机床在各种条件下的正确和安全运行。
2024版CNC培训精雕机技术员培训教程pdf
加工参数设置及优化方法
加工参数概述
简要介绍加工参数的概念及其对加工质量、效率的影响。
常用加工参数详解
详细讲解切削速度、进给量、切削深度等常用加工参数的选择原则及 计算方法。
加工参数优化方法
介绍试验法、经验法、数值模拟等加工参数优化方法，帮助学员掌握 如何根据实际情况调整加工参数以提高加工效率和质量。
CNC培训精雕 机技术员培训教 程pdf
目录
• 精雕机概述与基础知识 • CNC数控系统操作与编程 • 精雕机结构与维护保养 • 加工工艺与刀具选择 • 实际操作技能培养与案例分析 • 安全操作规程与职业素养提升
01
CATALOGUE
精雕机概述与基础知识
精雕机定义及工作原理
精雕机定义
精雕机是一种高精度、高效率的数控加工设备，主要用于对金 属、非金属等硬质材料进行精细雕刻、铣削和切割等加工。
旋转，实现材料的切削加工。
01
03
02 04
进给系统
包括进给电机、滚珠丝杠、直线导 轨等，用于控制机床各轴的移动， 实现工件的精确定位和加工。
控制系统
包括数控系统、伺服驱动系统、电 气控制系统等，是精雕机的大脑， 用于接收和处理加工指令，控制机 床各部件的协调工作。
维护保养注意事项及周期安排
日常保养
薄壁件加工
了解薄壁件加工的难点和注意事项，学习如何选择合适的切削参 数和刀具路径，确保加工精度和效率。
多轴联动加工
熟悉多轴联动加工的原理和应用，掌握多轴机床的操作和编程技 巧，实现复杂零件的高精度加工。
提高加工效率和质量的方法探讨
1 2 3
切削液选用与管理 了解切削液的作用和种类，学习如何根据加工需 求选择合适的切削液，并掌握切削液的管理和维 护方法。
晶研小型精雕机CNC4040F 4060F机型使用指南说明书
晶研小型精雕机使用指南适用型号：CNC4040F/4060F机型修订编号：201809晶研儀器科技有限公司JINGYAN INSTRUMENTS TECHNOLOGY CO.,LTD.目录前言 (1)一．雕刻机概述 (2)1.设备包装清单 (2)2.设备各部件名称及功能 (3)3.设备技术参数 (4)二．雕刻机安装及调试 (4)1.安装注意事项 (4)2.雕刻机安装说明 (5)3.控制软件的安装 (7)4.雕刻机调试说明 (9)三．雕刻机使用说明 (11)1.雕刻机加工流程 (11)2.Mach3常用功能介绍 (13)3.手轮和电脑同步 (15)4.兼容编程软件 (15)四．雕刻刀具的选择 (15)五．常见材料加工参数 (18)六．雕刻机的保养 (18)七．雕刻机保修及技术支持说明 (21)前言首先感谢您购买和使用本公司产品，在您机器安装前请阅读本说明，以免给您的安装和使用造成不必要的麻烦。
晶研系列雕刻机在出厂前都经过设备检测，出厂都有检测报告，符合出货标准。
在使用之前，请先认真阅读以下注意事项：1、本机出厂前已经过严格测试确保机器各项功能完好，但机器要经过物流运输，收货时请务必确认产品外包装完整，拆开包装后请根据包装清单进行货物核对，如有问题请及时联系售后人员处理；2、本机采用并口与电脑连接，请确认控制电脑有并口，如无并口可另行购买PCI 并口卡或购买本公司工控电脑，任何市售的USB转并口的转接卡都不能使本机正常运行。
控制用的电脑应该是专用的，并尽可能不要安装其它应用软件；不建议使用笔记本电脑来控制雕刻机，笔记本电脑的电池节能芯片可能会干扰机器正常运行；3、设备供电插座请确保有接地功能正常，如无接地请进行外部接地；4、本机采用220V家庭供电，在未经允许的情况下请勿私自拆卸，以免发生危险；5、加工时，碰到切削排屑比较大，特别是加工金属材料时，请佩戴劳保眼镜操作，防止金属切屑飞出，弄伤眼睛；6、机器加工时请勿靠近高速旋转的主轴，更不可用手触摸正在加工的工件，以免发生危险；7、如在工作过程中发现意外情况，请及时关闭电源，并在等待一段时间后再重新使用，如问题仍未解决，请及时联系售后人员进行处理；售后热线：171****4144（殷工）/171****2144（黄工）/171****4044(王工)售后QQ公众号：800159596一、雕刻机概述1.设备包装清单C雕刻机主机----1台2.JY5800雕刻机控制箱----1台3.HC2雕刻机手轮----1台（选购件）4.随机配件一套：试机雕刻刀----5把固定压块----4套主轴夹头----1个主轴扳手----1对（包括大小两个）国标电源线----1根并口线（磁环）----1根USB线----1根手轮线----1根5.雕刻机主轴冷却液----1瓶6.雕刻机接地线----1条7.雕刻机精度测试报告----1份8.雕刻机使用说明书----1份9.U盘--1个10.保修卡--1张以上物品为机器标准出货时的包装清单，具体货物以购买时为准。
三菱 主轴C轴控制功能
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MXE系列编码器调试
• 电机参考转速
波形测试时选用的参考转速与编码器规格特性有关 无法使用参考速度进行波形检测时，可用参考转速 范围以内的速度进行测试
三菱 CNC C 轴控制功能
三菱电机自动化（上海）有限公司 CNC技术部
三菱 CNC C 轴控制功能
三菱电机自动化（上海）有限公司 CNC技术部
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MXE系列编码器调试
• 编码器输出信号规格
A相信号: 一转128脉冲、180脉冲、256脉冲、512脉冲 B相信号: 一转128脉冲、180脉冲、256脉冲、512脉冲 Z相信号：一转1脉冲 各规格编码器的A/B/Z相脉冲数可参考下表
三菱 CNC C 轴控制功能
三菱电机自动化（上海）有限公司 CNC技术部
23
MXE系列编码器调试
• 输出信号的连接
放大器（PCB）输出信号 PJEX单元输入信号连接对应 信号线：接线正确，插接良好 注：电源信号连接错误，放大器上的电子元件会损坏
三菱 CNC C 轴控制功能
三菱电机自动化（上海）有限公司 CNC技术部
三菱 CNC C 轴控制功能
三菱电机自动化（上海）有限公司 CNC技术部
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MXE系列编码器安装
• 编码器的安装
6. 环境温度 传感器：安装温度-10℃至+80℃ 放大器：安装温度-10℃至+75℃ 7. 信号线： 传感器至放大器信号线的长度应尽可能短 保护信号线，免受外力（拖、拉、拽等）影响 信号线尽可能远离动力线放置
三菱 CNC C 轴控制功能
传感器安装面 第一轮齿与信号线方向一致
中心线 22.5±0.25mm
数控车床的主传动系统设计及控制论文
数控车床的主传动系统设计及控制第一章：绪论1.1数控车床简介数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。
配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。
主机，他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。
他是用于完成各种切削加工的机械部件。
数控设置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。
他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。
当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。
它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。
编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
“CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写。
数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。
我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。
三菱电机 CNC70系列连接说明书
三菱数控系统70系列连接说明书IB1500270(CHN)-ASanDisk及SanDisk标记是美国SanDisk Cororation的注册商标。
MELDAS是三菱电机株式会社的注册商标。
其他的产品名、公司名分别为各公司的注册商标或商标。
前言本说明书是三菱CNC70系列的连接说明书。
本说明书对该控制装置的安装、连接及维护做了阐述，使用本产品前，请务必仔细阅读本说明书。
此外，为确保您安全地使用本控制装置，请在熟读下页“安全注意事项”之后再使用本装置。
本说明书的记载内容注意“限制事项”及“能够使用的功能”等记载事项方面，由机械制造商发行的说明书比本书具有更高的优先级。
本说明书中未记载的事项，请解释为“不可以”。
本说明书在编写时，假定所有选配功能均已附加。
使用时请通过机械制造商发行的规格书加以确认。
各类机床的相关说明，请参阅由机械制造商发行的说明书。
能够使用的画面及功能，因各NC系统（或版本）而异。
在使用前，请务必对规格加以确认。
数控系统由控制单元、显示单元、键盘、伺服驱动器、主轴驱动器、供电单元＋驱动器、伺服电机以及主轴电机等构成。
本书中，以下设备统称为控制器。
·控制单元·显示单元·键盘·数控设备相关设备（输入输出单元、安全单元）本书中，以下设备统称为驱动器。
·伺服驱动器单元·主轴驱动器单元·供电单元＋驱动器本书中，以下设备统称为电机。
·伺服电机·主轴电机安全注意事项安装、运行、维修或检查前请务必仔细阅读此使用说明书及其附录，确保正确使用。
请在熟练掌握本设备的知识、安全信息以及安全注意事项后，再使用本设备。
本使用说明书中，安全守则分为“危险”、“警告”和“注意”三类。
错误操作可能立即导致使用者死亡或重伤的危险情况。
错误操作有可能导致使用者死亡或重伤的危险情况。
错误操作可能导致使用者中度伤害、轻伤以及遭受财产损失。
说明CNC系统到变频器的主轴正转信号控制过程
说明CNC系统到变频器的主轴正转信号控制过程
CNC系统通过主轴接口中的模拟量输出可控制主轴转速，其中AOUT1用于双极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器，采用使信号控制主轴的启停；AOUT2用于单极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器，这时采用主轴正转、主轴反转信号控制主轴的正反转；主轴编码器连接通过主轴接口连接，可外接主轴编码器用于螺纹切割攻丝等，本数控装臵可接入两种输出类型的编码器，差分TTL方波或单极性TTL方波，一般建议使用差分编码器从而确保长的传输距离的可靠性及提高抗干扰能力，主轴编码器接口电源输出：+5V最大200mA。
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四．有级调速、无级调速、分段无级调速
1.有级调速是仅提供有限级别的速度，无级 调速是在速度范围可以任意指定速度。 2.控制主轴的信号电压种类： CNC→主轴 a、0±10V的模拟电压； b、单向性：0—10V、提供方向控制； c、12位BCD； d、全数字。
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三．主轴驱动装置的原理：
1.直流驱动
工作状态
(1).额定转速以下、恒磁，调电枢 电压，此时恒转矩。 (2).超过额定转速、电枢电压恒定、 弱磁工作，恒功率。
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上一页Biblioteka 下一页2交流主轴驱动
控制方案:
方案1：适用于中、高档数控机床，电机为变频电 机，具有转子位置检测及测速。可相应开发出c轴功能 方案2：采用变频器可控制普通异步电机，这种方 案也可实现无级调速。
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五.主轴准停功能
1.定义：主轴准停是指能主轴按指令要求准确停在指定 位置,也称作主轴定向。 2.作用：换刀和镗孔时定向、确定反向退刀方向。
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3.准停的实现
1）.机械准停
早期的机床 使用过，现在很 少使用。 缺点是：高 速时动平衡不 好，调试不方便。
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3.分段无级调速 a、当低速时为恒转矩，当需要低速强力切削时需要提 高其转矩。措施是通过换挡，降低主轴速度，增大转 矩。 b、一般变挡为两到三级。
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4.自动变挡 系统根据S指令及参 数来判断选择挡位，控 制相应的机构实现挡位 切换：拨叉或电磁离合 器。在换挡过程中，主 轴低速转动保证合。
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4.电气准停
a、磁传感器：
在主轴上安 装磁装置。在对 应的部位装检测 装置。也是早期 使用，功能单一。
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b 、编码器准停：
在主轴上安装编码器。准停角由调节控制电路板上的拨 码开关来实现。
C、 数控系统准停：
主轴上装编码器、系统将主轴作为位置轴来进行控制。 可以控制其停在任意角度、可通过指令来指令其停止角度。
第五章 主轴驱动及控制
一.主轴的作用 二.主轴在机床中的位置 三.主轴驱动装置的原理 四.主轴调速 五.主轴准停功能
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一．主轴的作用
（1） 为工件切削提供适当功率、扭矩的可调转速。 （2） 具备可选择的主轴准停功能。 （3） 具备可选择的C轴功能。
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二.主轴在机床中的位置