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第3章 数控机床控制系统 3.1 数 控 系 统 概 述 3.2 机床常用数控系统 3.3 数控机床PMC 3.4 数控机床的强电控制系统 3.5 数控机床故障的判定 3.1 数 控 系 统 概 述 数控系统性能的优劣决定了数控机床加工效率、成形精度和运行的稳定性。 数控系统可以控制机床实现二轴、三轴或多轴联动加工 。 加工中心与普通数控机床的区别在于有无刀库和自动换刀装置。 3.1.1 数控系统的计算机功能 1．具有与计算机网络进行通信和联网的功能 2．实现远程控制的功能 3.1.2 数控系统的高效加工功能 1．自动原点补偿 数控机床自身携带的专用位置检测工具对工件的侧边进行定长扫描（可以自动或手动），以扫描后诸点的拟合直线作为数控机床水平面内的X坐标轴的方向，数控机床的绝对坐标系同时以X轴为准进行粗加工前的位置补偿。 2．高阶曲线插补 通过程序段预读（1000段或更多）的方式，将折线重新拟合为曲线，数控系统以此曲线加工轨迹控制刀具的运动 。 3．刀具磨损补偿值记忆 根据刀具的使用时间按照预定的补偿量对刀具直径和刀具的长度进行补偿。 4．区域加工功能 根据工序余量的特点，在加工区域中设置任意多个特定要求的加工区域，每个区域的切削参数不同。 5．切削异常检出功能及寿命控制 在数控系统中设置每一把刀具在正常状态下用额定切削用量工作的切削负荷。当切削负荷增加到一定程度时，数控系统会认为刀具磨损严重需要更换刀具。刀具寿命控制功能，即数控系统允许设置每一把刀具的最佳工作寿命，达到工作时间不管刀具的工作状态如何均进行刀具的自动更换 。 3.2 机床常用数控系统 3.2.1 SIEMENS数控系统 SINUMERIK 840D共设置有10个数控通道，具有同时处理10组加工数据的能力；最多可控制24个NC轴和6个主轴。标准配备的以太网接口具有很强的通信功能 。 3.2.2 FANUC数控系统 FANUC 16/18系列数控系统具有多主轴、多控制轴控制功能，数控铣床可以构成具有三轴联动和五轴联动功能的加工中心；具有与计算机联网组成柔性制造系统的能力。 开发有存储卡在线DNC加工功能。 FANUC数控系统及伺服系统采用3×220V、50Hz交流电源标准 。 3.3 数控机床PMC 3.3.1 PMC概述 PMC又称为数控机床内置式PLC，是对数控系统功能进行的二次开发。 NC模块、PMC模块在数控系统中的关系如图3.3所示。 3.3.2 数控机床PMC的动作要求 ① 具有加工中心的基本控制功能； ② 具有刀库管理和自动换刀控制功能； ③ 具有双工作台交换功能； ④ 具有工作台定角度分度定位控制功能； ⑤ 具有故障诊断、显示和报警功能。 在操作界面上加工中心的PMC功能可以分为两部分：报警功能部分和动作功能部分。 在拟定动作功能时，应尽可能多的考虑执行该动作的安全限制条件，使特定的动作能安全、高效、顺利进行，这些限制条件应覆盖包括国家安全、劳保等法规所规定的限制条件。 3.3.3 PMC程序总体结构 1．模块化的PMC软件开发思想 每一个模块完成特定的功能。 每一个子模块都可以在NC的人—机接口PLC参数设置栏中设置开关条件 。 2．PMC软件的总体结构 （1）头文件 PMC程序所需要的基本规范和数学定义等称为头文件 （2）变量声明 接口、变量等定义 定义PMC的输入点 定义PMC的输出点 动作停留时间的长短、位移的距离、运动的速度等等。 约定：如果参数用以表示时间，其单位时间为1/512s；如果参数用以表示长度，其单位长度为1/1000mm；如果参数用以表示速度，其单位为mm/min。 （4）PMC软件组成 PMC软件分为初始化、运行和关闭三个组成部分。 3．加工中心的基本功能程序段 加工中心的基本功能包括轴运动控制、手轮、归零、各种工作方式转换、主轴准停、手动调整操作面板的管理等功能。 （1）工作方式转换程序段 （2）主轴速度修调 3.3.4 PMC典型子模块举例 Z轴去换刀位； 主轴准停； 刀库前进； Y轴去换刀位； X轴去换刀位； 松刀吹气； 主轴还刀后刀库退回； 计算最短选刀路径； 启动刀盘旋转； 刀库前进； 主轴抓刀； X轴去刀库安全返回位； 主轴抓刀后刀库退回； 解除主轴准停。 3.4 数控机床的强电