《数控机床电气控制》项目三数控系统及其接口应用

1.FANUC数控系统发展史（2）
序号 年代 典型产品
主要特点
体积进一步减小，采用高速高集成度处理器， 4 1985年 FS0系列 CMOS大规模集成电路，会话菜单式编程，专用
宏功能，彩显
划时代产品，人工智能型数控系统，采用高速度、 5 1987年 FS15系列 高精度、高效率的数字伺服单元，数字主轴单元，
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三、FANUC数控系统 2. FANUC数控产品功能特点
•提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令，便于用户编制机
⑤
床侧PMC控制程序，增加了编程的灵活性。
•具有很强的DNC功能，系统提供串行RS232C传输接口，使
⑥
PC和机床之间的数据传输能够可靠完成。
•提供丰富的维修报警和诊断功能。 FANUC维修手册为用户
富的网络功能，远程诊断。FS16i 最多可以 连接四个串行主轴。FS18i 最多可以连接三
个串行主轴。
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1.FANUC数控系统发展史（4）
序号 年代 典型产品
主要特点
高可靠性、高性价比，结构紧凑，连接简
11
2001年
FS 0i-A系列， 单，使用了高速串行伺服总线（光缆）和 FS 0i-B系列 串行的I/O数据口，具备以太网
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二、数控系统的组成及作用
数控系统共经历五个发展阶段
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二、数控系统的组成及作用
机床 I/O 电路和装置
机床面板 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床主体
⑦
提供了大量的报警信息。
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三、FANUC数控系统
0-C/0-D 系列
高可靠性、高性价比、高集成度的小型化 数控系统，使用了高速串行伺服总线（光 12 2004年 FS 0i-C系列 缆）和串行的I/O数据口，具备以太网，可 单机运行，也可以方便入网
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1.FANUC数控系统发展史（5）
序号 年代 典型产品
主要特点
多系统控制，纳米精度
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二、数控系统的组成及作用 6. PLC、I/O
PLC ： 用 于 控 制 机 床 顺 序 动 作 ， 完 成 与 逻 辑 运 算 有 关 的 开 关 量 I/O控制，它由硬件和软件组成； 机床I/O电路和装置：实现开关量I/O控制的执行部件，即由继电 器、电磁阀、行程开关、接触器等电器组成的逻辑电路； 功能：
类
• 数控装配机、数控测量机、机器人等。
其它类型
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一、数控机床的组成与分类 2.按工艺用途分类
1．普通数控车床 普通数控车床是
机械制造业拥有量 较多的一种车床， 通常称之为经济型 数控车床。
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CK6136数控车床
纯电子式绝对位置检出器
6 1990年 FS16系列 性能介于FS15和FS0之间，彩色液晶显示，常 用的型号有FANUC 18i-TA/TB,FANUC18i-
7 1991年 FS18系列 MA/MB等
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1.FANUC数控系统发展史（3）
序号 年代 典型产品
主要特点
接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号， 控制辅助装置完成机床相应开关动作 接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输 出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。
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二、数控系统的组成及作用 7. 机床本体
机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。 组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的 传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动 交换系统、工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。
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一、数控机床的组成与分类 2.按工艺用途分类
2．全机能数控车床 图 示 为 45° 倾 斜 床
身的数控车床，具有回 轮式刀塔，使用滚动导 轨支承刀塔溜板，通常 称之为全机能数控车床。
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全机能数控车床
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数控机床
• （Numerical Control Machine Tools） 是采用数字控制技 术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统 • （Numerical Control System）实现数字控制的装置。
计算机数 • Computer Numerical Control CNC ）以计算机为核心的数 控系统 控系统。
数控机床电气控制
项目三 数控系统及其接口应用
任务一 认识数控系统
任务二 数控系统的连接
任务三 数控系统的参数设置
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一、数控机床的结构与分类 二、数控系统的组成及作用 三、FANUC数控系统 四、SIEMENS数控系统 五、国产数控系统
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二、数控系统的组成及作用 5. 驱动装置
作用：驱动装置将伺服单元的输出变成机械运动，与伺服 单元一起构成数控装置和机床传动部件间的联系环节； 有的带动工作台，有的带动刀具，通过几个轴的综合联动 ，使刀具相对于工件产生各种复杂的运动，加工出形状、 尺寸与精度符合要求的零件。
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数字控制 数控技术
• （Numerical Control NC）是借助数字、字符或其它符号对 某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的 自动化方法。
• （Numerical Control Technology）采用数字控制的方法对 某一工作过程实现自动控制的技术。
数控技术是指用数字化信号构成的控制程序对某一具体对 象（如速度、位移、温度、流量等）进行控制的一门技术 ，简称NC（Numerical Control），它一般是指早期专用控 制计算机的普通数控系统。
随着计算机技术的飞速发展，20世纪70年代初期出现了用 小型及微型计算机替代专用控制计算机的软接线数控，即 计算机数控系统，简称CNC（Com-puterized NC）。
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一、数控机床的组成与分类 2.按工艺用途分类
金属切削 加工类
• 如数控铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿 轮加工机床、FMC等。
特种 加工类
• 数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。
板材加工 • 数控折弯机、数控弯管机等。
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
计算机数控系统的组成 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片
二、数控系统的组成及作用 1.计算机数控装置(CNC)
CNC装置是计算机数控系统的核心。
组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口 板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制 软件。
作用：根据输入的零件加工程序进行相应的 处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等） ，然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单 元、驱动装置和PLC等)，使整个系统有条不紊地 进行工作的。
功能基于FS32i，控制轴数5，联动轴数4，主轴2， 使用8.4″/10.4″液晶显示， AI轮廓控制，纳米插补，
基于伺服电机的主轴控制，标准嵌入式以太网
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三、FANUC数控系统 2. FANUC数控产品功能特点
•系统大量采用模块化结构。这种结构易于拆装，各个控制板高
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二、数控系统的组成及作用 2. 操作面板
操作面板的是操作人员与机床数控 装置进行信息交流的工具。 组成：按钮站、状态灯、按键阵列 （功能与计算机键盘一样）和显示器， 它是数控机床特有的部件； 数控系统一般采用集成式操作面板
，分为显示区、NC键盘区、机床控制区
8 1992年 FS20系列
FS21/FS210系列常用的数控系统型号有
9
1993年
FS21/FS2 10系列
FANUC 21i-MA/MB,FANUC 21i-TA/TB等。 本系列的数控系统适用于中、小型数控机床
超小型、超薄型，纳米插补，伺服HRV，丰
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1996年
FS16i系列， FS18i系列
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一、数控机床的组成与分类
数控机床是在传统的普通机床上使用了计算机数字控制技术，它 是一个弱电控制强电，强电进行拖动，从而按要求实现刀具与工 件相对运动，完成切削加工运动的过程。
数控机床按照事先编制好的程序，由数控系统控制完成预定的运 动轨迹和辅助动作。它一般由程序载体、输入装置、CNC单元、 伺服系统、位置反馈系统和机床本体组成。
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三、FANUC数控系统
FANUC数控系统功能完善，品种 齐全，稳定可靠，性能价格比高， 在机械制造领域拥有较大的市场份 额。
FANUC数控系统
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1.FANUC数控系统发展史（1）
序号 年代 典型产品
主要特点
FS-5，FS-7 使用直流伺服电机驱动（之前为以硬件为主的 1 1976年
系列 开环系统，使用电液步进电机）
具备一般功能和部分高级功能的中档CNC，使用 2 1979年 FS-6系列
了大容量磁泡存储器
FS10/FS11/F 采用大规模集成电路，32位高速处理器，4兆比 3 1984年
S12系列 特磁泡存储器，宏程序，刀具补偿功能，彩显
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①
度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。
•具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为0～
②
45℃，相对湿度为75%，安全可靠。
③
•有较完善的保护措施。自身系统采用比较好的保护电路。
•系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。
④
对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。
三大区域。
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二、数控系统的组成及作用 3. 输入输出装置
输入输出装置 CNC系统与外部设备进行交互装置。
交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上 的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设 备存放或记录在相应的控制介质上。
一、数控机床的组成与分类
2.按工艺用途分类
（3）车削加工中心 车削加工中心是性能 最好的数控车床，常 用作精加工使用，其 床身均为倾斜结构。
6/9/2019 8:15 PM
车削中心
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一、数控机床的组成与分类
2.按工艺用途分类 （4）数控铣床
数控铣床为三轴控制 加工机床，与数控车床不 同，其主运动由定尺寸刀 具完成，加工过程所需的 运动轨迹由X、Y、Z三轴 共同运动实现.
·FS30i最大控制轴数40（进给轴32，主轴8），
FS30i/FS
10个系统，联动轴数24
13 2008年 31i/FS32i ·FS31i最大控制轴数26（进给轴20，主轴6），4
系列
个系统，联动轴数4
·FS32i最大控制轴数11（进给轴9，主轴2），2个
系统，联动轴数4
14
2008年
FS0i-D系 列
数控铣床
6/9/2019 8:15 PM
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一、数控机床的组成与分类
2.按工艺用途分类
卧式镗铣中心
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龙门式镗铣中心
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数控线切割机床
Hale Waihona Puke Baidu
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二、数控系统的组成及作用
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二、数控系统的组成及作用 4. 伺服单元
伺服单元分主轴伺服和进给伺服；
主轴伺服控制主轴电动机 进给伺服控制进给电机
伺服单元接收来自CNC装置的进给指令，然后将这些指令变换
、放大后给驱动装置（电动机），变成执行部件进给的速度、 方向和位移。
进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。 主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）