《fanuc数控机床入门教程.doc

1机床CNC 基础知识北京发那科机电有限公司 王玉琪20062此文是本人对GM（中国厂）培训时的讲义。目的是对初学者对CNC 有基本的综合概念。以便于更深入地学习诸如：加工编程，PMC 和系统维修等课程。3机床CNC 基础知识一． CNC 机床与CNC 系统CNC 的含义是计算机数值控制。1． CNC 机床⑴．金属切削用孔加工、攻丝、镗削、铣削、车削、切螺纹、切平面、轮廓加工、平面磨削、外圆磨削、内圆磨削等。⑵．线电极切割机。⑶．冲床、步冲、冲压、金属成型、弯管等机床。⑷．产业机器人。⑸．注塑机。⑹．检测、测量机。⑺．木工机械。⑻．特殊材料加工机械：如加工石材、玻璃、发射性矿料等。⑼．特种加工机械激光加工机、气体切割机、焊接机、制图机、印刷机等。随着电子技术和计算机技术以及IT 技术的发展，目前，这些机床与加工设备都可用数值计算机用数值数据进行控制，称为CNC 控制。下图是一台金属加工机床------立式加工中心的一般结构。42． CNC 系统CNC 系统的含义是计算机数值控制系统。下图是一台CNC 系统的基本配置图。FANUC LTDFS0 i - 6系统配置FSSBβis 伺服电机αis 伺服电机I/O Link βi 伺服放大器7.2 “ LCD/MDI(单色)8.4 “ LCD /MDI(彩色)αi 伺服放大器Series 0i-C以太网10 base T/100 base TXPCInternetαi 主轴电机FANUC I/O LinkDI/DO 1024/1024操作面板I/O 模块I/O 单元系统在LCD后面CNC 系统的基本配置机床的CNC 控制是集成多学科的综合控制技术。上图是一台典型的CNC 控制系统。从图中可见，一台CNC 系统包括：⑴．CNC 控制单元（数值控制器部分）。⑵．伺服驱动单元和进给伺服电动机。⑶．主轴驱动单元和主轴电动机。⑷．PMC（PLC）控制器。⑸．机床强电柜（包括刀库）控制信号的输入/输出（I/O）单元。⑹．机床的位置测量与反馈单元（通常包括在伺服驱动单元中）。⑺．外部轴（机械）控制单元。如：刀库、交换工作台、上下料机械手等的驱动轴。⑻．信息的输入/输出设备。如电脑、磁盘机、存储卡、键盘、专用信息设备等。⑼．网络。如以太网、HSSB（高速数据传输口）、RS-232C 口等和加工现场的局域网。上图右下方的I/O Link βi 伺服放大器与电动机用于外部机械的驱动与控制。上方画出了以太网。CNC 单元（控制器部分）的硬件实际上就是一台专用的微型计算机。是CNC 设备制造厂自己设计生产的专门用于机床的控制的核心。下面的几张图表示出其基本硬件模块；基本的控制功能模块和一台实际的控制器硬件。5CNC 单元的基本模块CNC 单元内的基本模块6CNC 功能框图7下面是一台控制器部件装在LCD 显示器画面的CNC 单元硬件图。二．机床的运动坐标及进给轴一台机床有几个运动轴执行加工时的切削进给，因此称其为进给轴。机床开机后以机床零点为基准建立了机床的机械坐标系（直角坐标系）。每个轴对应于其中的一个相应的坐标。轴有直线运动的，有回转运动的。国际标准ISO 对坐标轴的方向与名称是有规定的。如下图。根据规定，按直角坐标系右手法则定义各坐标轴，Z 轴正方向一般为机床主轴的方向。X、Y、Z 定义为直线运动轴；U、V、W 为分别平行于X、Y、Z 的直线运动轴；A、B、C 为回转运动轴，分别围绕X、Y、Z 运动，其正方向符合右手螺旋规则。CNC 控制时用程序命令X、Y、Z、U、V、W、A、B、C 等指令被控的坐标轴，用数值指令其运动的距离，正负号指令移动方向，F 指令运动速度。例如：G01 X120 Y-300 F1000；意义是G01：X 轴与Y 轴协调运动，加工一条直线；X120，Y-300：X 轴走120mm；Y 轴走－300mm；F：进给速度为1000mm/分。power supplySERVO CARD CPU CARDLCD UNITLATつCHめScrewsLCD 一体型CNC 单元8实际的机床上各进給轴的定义如下图所示。图4 机床的进给轴9进给轴的坐标方向三．CNC 插补与位置控制指令的输出CNC 对机床的坐标运动进行控制。在控制原理上这是位置量控制系统。需要控制的是：几个轴的联动，运动轨迹（加工轮廓）的计算：最重要的是保证运动精度和定位精度（动态的轮廓几何精度和静态的位置几何精度）；各轴的移动量（mm）；移动速度（mm/分）；移动方向；起/制动过程（加速/降速）；移动的分辨率。现代的CNC 系统是纯