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1、数控操作作工人培培训教程程站长集团公司司工人培培训教材材数控操作作工人培培训教程程*更多相相关资料料请访问问：htttp:/t“这方热热土”专栏。*说在前面面随着计算算机技术术和自动动控制理理论的高高速发展展，以计计算机技技术为核核心的自自动控制制系统在在设备上上的应用用也越来来越广泛泛。如计计算机检检测、CCNC（计计算机数数字控制制）、CCAM（计计算机辅辅助制造造）、CCIMSS（计算算机集成成制造系系统）、机机器人技技术等。这这些都大大大地延延伸了现现代工业业中自动动化设备备的制造造能力，从从而也促促进了现现代工业业技术日日新月异异的发展展。技术的进进步推动动了我们们企业的的进步，但但
2、对人的的素质也也随之提提出了更更高的要要求。很很明显，只只有掌握握了先进进技术的的人，才才能更好好地驾御御这些高高技术的的设备，使使它们以以最大的的效能为为我们服服务。NC（数数字控制制）技术术是近半半个世纪纪中逐步步成熟和和发展起起来的一一项先进进的设备备制造技技术。计计算机技技术的发发展和在在NC技技术中的的应用，给给它带来来了革命命性的变变革，并并形成了了现在的的CNCC(计算机机数字控控制)技技术。近近年来，采采用CNNC系统统的设备备已越来来越多地地走进我我们的工工厂，并并逐年保保持高速速增长的的趋势。它它们都在在我们工工厂的关关键工序序中起着着举足轻轻重的作作用，其其状态的的好坏和
3、和使用状状况直接接关联到到我们产产品的质质量和企企业的声声誉。要充分发发挥数控控设备的的优势，我我们就必必须培养养出一批批高素质质的操作作工人队队伍。为为了达到到这个目目的，我我们编写写了这本本数控控操作工工人培训训教程。本教材的的取材完完全结合合我们工工厂的实实际，书书中的很很多素材材都来源源于我们们工厂里里正在服服役的设设备。考考虑国内内应用日日本FAANUCC（法那那克）公公司和德德国SIIEMEENSEE（西门门子）公公司数控控产品较较多这一一实际情情况，本本教材以以FANNUC系系统为主主线，并并适当介介绍了SSIEMMENSSE系统统。然而，对对具体数数控系统统的介绍绍决不是是我们
4、的的真正目目的，我我们的真真正想法法是凭籍籍对这些些系统的的讲解，达达到对数数控设备备基本理理论和共共性知识识的掌握握。这些些知识包包括系统统的构成成、原理理、参数数、编程程、操作作、诊断断、调整整等等，它它们都是是我们设设备使用用中至关关重要的的。总体体内容的的安排注注意保持持了实用用性和系系统性。教材的第第六章数数控机床床的机械械结构由由一汽集集团轿车车股份公公司二发发厂张大大有同志志编写，其其余各章章均由一一汽集团团轿车股股份公司司生产部部陈刚同同志编写写。编写写中部分分参照了了制造商商提供的的相关产产品的英英文说明明书和极极少地参参考了有有关同类类书籍，在在这里恕恕不一一一提及。本本教
5、材仅仅做集团团公司内内部工人人培训使使用，并并无赢利利和对社社会公开开发表之之目的，因因此当无无剽窃之之嫌。触触忌之处处，尚请请见谅。 集团公公司外部部使用和和翻印本本教材，需需经作者者许可。未未经许可可擅自翻翻印者，作作者保持持追究法法律责任任的权利利。20022-9-277第一章:数控机机床概论论 第一一节:从从人自身身来认识识电脑没有学习习过电脑脑的人都都觉得电电脑很神神秘。事事实上，电电脑之所所以称为为“电脑”，正是是对人脑脑模拟和和再现的的结果。从从人脑的的角度来来理解电电脑，我我们就会会发现，认认识它并并不是想想象的那那么难。一. 人脑有那那些能力力为了理解解电脑，我我们不妨妨先思
6、考考一下，人人脑都具具备哪些些能力？ 1.思思维：人人脑首先先具有分分析、计计算、推推理、归归纳的能能力,即即逻辑思思维与算算术思维维能力。 2.信信息储存存：即记记忆信息息的能力力。 3.人人体五觉觉的中枢枢：即感感知环境境的能力力。 4.全全身的指指挥中心心：即行行为控制制能力。二. 电脑如何何实现这这些能力力那么，作作为电脑脑，它是是怎样去去再现这这些能力力的呢？ 1.思思维的再再现CPUU 电脑使使用CPPU来完完成思维维和控制制，CPPU又叫叫做中央央处理单单元，是是计算机机系统的的核心，用用于进行行逻辑运运算和算算术运算算及系统统的综合合控制等等。 2.记记忆载体体存储储介质 是计
7、算算机用于于存储信信息、数数据的媒媒体。它它们包括括： 存储器器、硬盘盘、磁带带、软盘盘、光盘盘、纸带带等。 3.电电脑的感感官输入设设备 输入设设备是电电脑用于于接受指指令、数数据、信信息的装装置。 常见输输入设备备有:键键盘、扫扫描器、鼠鼠标器、纸纸带机、磁磁带机、数数字摄像像机等。4.行为为的输出出输出出设备输出设备备是电脑脑用于输输出控制制结果的的装置。 常见输输出设备备有:CCRT、打打印机、绘绘图机等等。 第二二节：普普通意义义上的计计算机一.硬件件结构 由以上上介绍可可以看出出,一个个计算机机系统的的基本结结构主要要由四部部分组成成:即CCPU、存存储器、输输入设备备和输出出设备
8、。如下图所所示。输 入设 备中央处理单 元CPU输 出设 备存储器 图11-1：计算机机系统的的基本结结构实际上的的电脑比比上述介介绍还要要复杂得得多，它它一般还还包括如如电源、主主版等构构件。二.计算算机的软软件（一）.计算机机软件的的基本分分类计算机软软件是人人为编写写的用于于控制计计算机工工作的程程序。它它分为：1系统统软件：用于计计算机的的系统资资源管理理，是计计算机软软件系统统的核心心。 例如：台式机机各版本本的DOOS系统统等。2编译译软件：用于开开发应用用软件的的工具。利利用它可可以编写写和调试试应用软软件，并并翻译成成系统软软件能理理解的代代码文件件。 例如：各类语语言工具具、
9、机床床设备上上所包含含的专用用设备控控制程序序的编译译管理程程序等。3应用用软件：是由编编译软件件编译执执行的，建建立在系系统软件件基础上上的，满满足用户户某些特特定需要要的软件件。例如：各各类设备备由制造造厂开发发的操作作平台软软件、办办公软件件（微软软OFFFICEE）、财财务软件件、计算算机辅助助设计、游游戏软件件等。（二）.语言工工具的级级别1机器器语言：计算机机CPUU能直接接识别的的代码级级语言。其其表面形形式为二二进制数数字代码码。如：11100110111、00011000111等。这类语言言无须编编译，计计算机能能够直接接执行。2汇编编语言：用字母母等符号号来代替替机器语语言
10、，以以便人为为编辑和和识别的的符号级级语言。如：LDD A，008H ADDD AA，C等。这类语言言必须编编译成机机器语言言，才能能被计算算机执行行。3高级级语言用语句化化、结构构化的命命令形式式编写的的语言。这类语言言的每一一个语句句都能完完成一系系列机器器或汇编编语言所所执行的的特定功功能，而而且由于于书写形形式更接接近生活活化语言言，因此此使编程程变得更更直观和和简单。例如：CC语言、BBASIIC语言言、JAAVA语语言等。这这些语言言同样需需要经过过编译才才能被计计算机识识别和执执行。4专用用语言利用以上上语言形形式开发发的，更更接近于于特定用用户使用用环境的的编程语语言。PLC、
11、数数控、机机器人等等的编程程等都属属于这类类特定的的语言。它它同样要要被编译译后执行行，但它它一般是是被计算算机系统统自动完完成的。第三节：计算机机中常用用的进制制和编码码方法 下面面介绍的的是设备备参数中中涉及到到的部分分进制和和编码方方法。一.计算算机的进进制所谓进制制是指数数量计算算的一种种进位法法则。我们日常常所使用用的是十十进制。但但在计算算机中，除除十进制制外，我我们也常常用到其其它进制制。亦即：1二进进制：逢逢二进一一的计数数进位方方法。2八进进制：逢逢八进一一的计数数进位方方法。3十进进制：逢逢十进一一的计数数进位方方法。4十六六进制：逢十六六进一的的计数进进位方法法。下面，我
12、我们介绍绍利用这这几种进进制进行行编码的的常用方方法。三. 常用代码码计算机中中，经常常用到的的代码有有：（一）二进制制代码计数符号号-0、11如：11101110011、10010000011等。（二）八进制制代码计数符号号-0、11、2、33、4、55、6、77如75223、664322等。（三）.十进制制代码计数符号号-0、11、2、33、4、55、6、77、8、99如：89923、776211等。（四）十六进进制代码码计数符号号：0、11、2、33、4、55、6、77、8、99、A、BB、C、DD、E、FF如1A33D、11FC44等。（五）BCDD代码用二进制制表示的的十进制制代码。
13、这这种代码码种类有有多种，BBCD代代码是其其中最常常用的一一种。计数符号号是使用用四位二二进制代代码来表表示一位位十进制制数，即即：00000：0 00001：11 00010：2 000111：3 01000：4401011：5 01110：66 01111：7 110000：8 10001：99例：00011110000表示338。三代码码到十进进制的转转换前面介绍绍的任何何代码都都可以折折算成十十进制数数值。下下面介绍绍其折算算方法：（一）二进制制代码到到十进制制的转换换转换结果果=位0020+位121+位222+位323+（二）八进制制代码到到十进制制的转换换转换结果果=位0080+
14、位181+位282+位383+（三）十六进进制代码码到十进进制的转转换转换结果果=位00160+位1161+位2162+位3163+（四）BCDD代码到到十进制制的转换换 可以根根据代码码定义直直接读出出结果。 第四四节：个个人电脑脑的基本本知识 本节通通过简单单介绍个个人计算算机的基基本硬件件、软件件及常规规操作功功能等入入门知识识，使读读者对个个人计算算机系统统有一个个最基本本的了解解。但仅仅仅局限限于这一一点点概概念性的的东西，是是远远不不够的。一个人人电脑的的基本硬硬件当前的个个人电脑脑大体包包括下面面这些硬硬件设备备：1CPPU电脑的控控制核心心，负责责完成所所有的运运算和控控制。以
15、美国IINTEEL（英英特尔）公公司的产产品为例例，个人人电脑从从2866CPUU开始大大量走向向家庭，以以后经过过了3886、4486、奔奔腾、奔奔腾2、奔奔腾3、奔奔腾4等等，在短短短十几几年内，CCPU制制造技术术经历了了突飞猛猛进的发发展。处处理速度度提高了了几个数数量级。这这一切都都为计算算机技术术在现代代工业中中推广应应用创造造了坚实实的技术术基础。2主板板主板是CCPU、内内存和接接口板卡卡的连接接母板。主板伴随随着CPPU制造造技术的的发展，性性能和品品种也随随之高速速发展。3硬盘盘驱动器器是用于存存储程序序文件的的主要载载体。硬盘最初初推向市市场时，容容量仅110M左左右。现
16、现在的硬硬盘，市市场上1100GG以上的的硬盘已已经非常常常见了了，容量量整整提提高了一一万倍以以上。而而且，存存取速度度也有极极大的提提高。硬硬盘作为为计算机机系统必必不可少少的一个个重要部部件，其其性能和和整机性性能有着着密不可可分的关关系。4内存存条用于存储储计算机机运行动动态数据据的器件件。内存具备备比硬盘盘、光盘盘、软盘盘等快得得多的存存取速度度，直接接被用来来存储计计算机运运算和控控制的中中间数据据，也可可以作为为硬盘、光光盘数据据存取的的缓冲区区，因此此内存越越多，计计算机运运算速度度越高。个个人电脑脑内存从从早期的的几百KK到现在在常规配配置的几几百M，提提高了上上千倍。而而且
17、，主主板、硬硬盘、显显示卡等等都配置置了越来来越大的的专用内内存。5显示示卡和显显示器显示卡是是CPUU和显示示器的控控制接口口。显示器则则用作计计算机通通过屏幕幕显示方方式向操操作者反反馈信息息的工具具。目前常用用的显示示器有普普通CRRT显示示器和液液晶显示示器两种种。随着显示示卡和显显示器的的技术发发展，显显示分辨辨率和速速度越来来越高。最最初采用用的是单单色显示示器，现现在高分分辨率的的彩色显显示器已已经非常常普及了了，绿色色环保的的节能型型显示器器则更多多地考虑虑了人性性化的设设计特点点。6机箱箱和电源源机箱即主主机的外外壳部分分。电源向系系统提供供各类级级别的工工作电压压。它是是计
18、算机机系统的的工作动动力来源源。7软盘盘驱动器器和软盘盘软盘驱动动器又叫叫软驱，用用于读写写软磁盘盘。软盘是一一种可移移动式的的磁性存存储介质质。以往往有3寸寸和5寸寸两种，目目前主要要使用33寸软盘盘，容量量为1.44MM。它通通过磁头头来进行行读写。8光盘盘驱动器器和光盘盘光盘驱动动器又叫叫光驱，用用于读取取光盘数数据。可写光盘盘的光驱驱称为光光盘刻录录机。光盘是用用于记载载程序和和数据的的光敏介介质，用用光头进进行读写写。尽管管容量大大得多的的DVDD光盘已已经不再再陌生，但但目前用用得最多多的还是是6500M的CCDROOM。9声卡卡和音箱箱声卡是计计算机用用于向音音箱传送送声音的的接
19、口，用用于把声声音数码码信号转转换为真真正的声声音信号号。音箱即发发声设备备。当前的声声音设备备，已经经能录制制和再现现质量非非常高的的声音品品质。10打打印机把计算机机文本以以书面形形式输出出的工具具。目前的打打印机有有激光、喷喷墨、针针式几种种类型。其其中，质质量最好好的是激激光打印印机，最最差的则则是针式式打印机机。11键键盘键盘是应应用最广广泛的手手工输入入工具。用用它可以以向计算算机输入入各种命命令和进进行文本本编辑、制制图等一一系列操操作。12鼠鼠标鼠标也是是使用非非常广泛泛的输入入工具之之一。它它可以执执行部分分键盘功功能，特特别是适适用于各各种命令令的输入入和图形形编辑。在在W
20、INNDOWWS操作作系统及及其应用用软件中中，鼠标标是必要要的工具具。二个人人电脑软软件基本与前前面介绍绍的软件件情况相相同。目前设备备上使用用的操作作系统有有DOSS和WIINDOOWS两两种。每台机床床设备都都有自己己的编译译程序、应应用软件件和专用用语言开开发环境境。三常用用个人电电脑的操操作概念念（一）.目录结结构和文文件1目录录结构目录结构构：计算算机中由由用户载载入的文文件内容容的存储储结构。它采用树树状目录录结构，各各软件都都有自己己的专用用目录。这这样做的的目的是是便于查查询和执执行时互互不干涉涉。利用计算算机的“我的电电脑”和“资源管管理器”等工具具，可以以非常方方便地查查
21、询和浏浏览目录录结构及及其文件件系统。目录：目目录结构构中每一一级叫做做一个目目录。在在WINNDOWWS中，目目录也叫叫做文件件夹。目录名：每个目目录都有有一个用用于识别别的目录录名。可可以用字字母、数数字、汉汉字、部部分特殊殊符号等等组成。2文件件文件：计计算机向向硬盘、软软盘等载载体存储储信息的的最小组组织形式式。它类类似于一一篇篇的的文稿，因因此叫做做文件。文件名：文件的的名称。同同样可用用字母、数数字、汉汉字、部部分特殊殊符号等等组成。文件名由由基本名名和扩展展名两部部分构成成。XXXXXXXXXXXXXX基本名 扩展名名早期的DDOS操操作系统统基本名名限制长长度为88个英文文字符
22、或或4个汉汉字，扩扩展名为为3个英英文字符符和1个个汉字。目目前使用用的WIINDOOWS998、WWINDDOWSS20000等系系统的基基本名最最多可达达2555个字符符。（二）.窗口和和菜单所谓窗口口，即用用户所能能看到的的屏幕显显示界面面。WINDDOWSS把图标标平面铺铺设的显显示界面面叫做“桌面”。菜单：计计算机命命令的一一种可视视化显示示形式。常常用的菜菜单是下下拉式菜菜单。利利用键盘盘和鼠标标来操作作菜单，可可以向计计算机发发出各种种命令。（三）.图标图标是目目前软件件中放置置在桌面面上的图图形标记记。它往往往代表表一个目目录或一一个文件件，操作作它可以以打开文文件或进进入下级
23、级目录。（四）.基本文文件管理理操作最基本的的文件管管理操作作有：1创建建目录和和新文件件2复制制、剪切切、粘贴贴和发送送3打开开文件和和编辑4文件件和目录录更名 等等。作为一个个数控操操作人员员，基本本的个人人计算机机操作知知识是必必须具备备的。建建议读一一些这方方面的书书籍并进进行一些些实践。第五节：广义的的计算机机系统及及应用广义的计计算机决决不仅仅仅是我们们办公桌桌上的计计算机系系统。个个人电脑脑只是计计算机的的诸多应应用形式式之一。我我们将通通过下面面的叙述述，帮助助您感受受到计算算机系统统在我们们的工作作和生活活中的应应用是多多么广泛泛。 (一).个人人计算机机及其应应用 个人电电
24、脑是主主要用于于办公、娱娱乐的专专用计算算机系统统。 它能做做什么?不由你你不信! 1.企企业管理理:打字字、财务务、资料料管理等等。 2.设设计:CCAD制制图、生生产模拟拟、产品品设计等等。 3.分分析计算算:如工工程模拟拟、股票票分析等等。 4.音音像功能能：可以以播放和和处理声声音、音音乐、歌歌曲、图图片、影影像等。 5.电电子鸦片片：即令令许多人人如痴如如醉的电电子游戏戏。 6.生生活管理理:家庭庭财务、档档案等。 7.家庭教师：大量的家教软件开发使得利用计算机学习各种知识成为可能。 8.图图书馆:电子图图书与图图书无纸纸化。 9.电电视机：装上电电视卡，你你的计算算机可以以收看任任
25、何普通通电视收收得到的的电视节节目。 10.网络：我们已已经有了了多种形形式的上上网方式式，你可可以通过过计算机机网络查查询信息息、发布布信息、发发送邮件件、召开开会议、收收看节目目，找网网友聊聊聊天，玩玩玩游戏戏等。这这条信息息的高速速公路缩缩短了人人与人之之间的距距离，把把地球真真正变成成了一个个村落。或或许，坐坐在家里里工作和和读书的的日子，也也不会太太远了吧吧！ (二).工业业领域的的专用计计算机系系统A数控控系统 各类数数控机床床、加工工中心上上的计算算机数字字控制系系统就是是一台或或几台计计算机，只只不过它它们控制制的目标标是设备备加工过过程和尺尺寸。BPLLC系统统PLC即即电气
26、控控制的可可编程序序控制器器，它用用于机床床的动作作过程控控制。C变频频器、电电机保护护器控制电机机的变频频器和电电机保护护器都是是专用的的计算机机系统，多多数使用用单片计计算机。D各种种测量系系统现在的复复杂测量量系统，如如在线量量仪、过过程测控控等，基基本是建建立在单单片计算算机或工工业控制制计算机机基础上上的专用用测量系系统。E新兴兴的各种种智能电电器由于计算算机产品品的成本本日益下下降，现现在使用用计算机机作为控控制核心心的电器器产品越越来越多多，如变变压器、动动力配电电设备、显显示仪表表等。 (三).生活活中的专专用计算算机系统统 各种汽汽车电器器、数字字电视、VVCD机机、数码码摄
27、像机机、数码码照相机机、全自自动洗衣衣机、微微波炉等等，都有有计算机机的影子子。计算算机正在在越来越越广泛地地进入我我们的生生活空间间。 第六六节:数数控机床床的概念念及其基基本特点点 一.数数控机床床的概念念 顾名思思义，数数控机床床即数字字控制机机床。其其核心控控制部分分全部由由数字电电路构成成。它是是由数字字电路控控制机床床加工过过程并实实现需要要的工艺艺参数的的专用设设备。早期的数数控机床床控制系系统完全全用硬件件数字字电路芯芯片构成成。由于于电脑技技术的高高速发展展，数控控机床的的控制部部分已完完全被计计算机取取代，且且功能大大大加强强。可以以说，加加工中心心的发展展完全得得益于计计
28、算机的的应用。电电脑的强强大功能能有效地地提高了了机床的的加工能能力。而且，由由于计算算机运算算速度的的发展，数数控机床床控制部部件也逐逐步走向向数字化化、智能能化。 二.数数控机床床的基本本功能. 从如下下的功能能中可以以让我们们更全面面地了解解数控机机床。 1.控控制加工工过程的的刀架移移动速度度和轨迹迹，实现现多象限限联动控控制或单单独控制制。 2.关关联或独独立控制制坐标轴轴的转速速和位置置。 3.实实现对刀刀架、刀刀具库的的加工控控制。 4.外外围动作作的控制制（M、SS、T功功能）。 5.PPLC功功能。 6.系系统自诊诊断功能能。 7.良良好的人人机界面面（图形形用户接接口GUU
29、I）。 8.和和其它计计算机系系统联网网，互换换数据信信息和获获取帮助助。 三.数控机机床的特特点 （一）.零件加加工可编编程 由于加加工零件件的形状状可用程程序编制制，使得得一机可可以多用用。在存存储器中中可存储储多个零零件的加加工程序序，加工工时只要要适当调调整夹具具和刀具具即可变变更加工工内容。 （二）.加工工工艺参数数的柔性性调整 各种加加工工艺艺参数，如如刀具偏偏差、进进刀速度度、主轴轴转速、行行程极限限、传动动间隙等等均可以以随时调调整。 （三）.可实现现良好的的加工精精度 随着数数控技术术的发展展，各类类加工参参数调整整的柔性性化，大大大地简简化了机机床机械械部分的的结构。典典型
30、的一一个数控控“轴”，机械械部分只只剩下一一套丝杠杠和一个个工作台台。加上上电气系系统的发发展已明明显超出出实际加加工能力力的需要要，这就就为提高高加工精精度奠定定了好的的基础。 四.数数控机床床的适用用范围 对数控控设备比比较经济济的使用用观点是是，用于于具有小小批量和和产品多多变性的的场合，不不适合大大批量的的流水作作业。但但现在的的企业在在生产线线上使用用数控设设备的已已越来越越多，其其代价是是要付出出昂贵的的设备费费用，而而获得单单一的功功能。但但由于其其优良的的加工精精度，在在大批量量流水作作业中使使用也越越来越多多。 第七七节：如如何学好好数控设设备知识识一注重重基础知知识的学学习
31、由于数控控技术理理论上较较为深奥奥，要掌掌握这门门技术，就就必须注注重基础础理论的的学习。 二从从电气、工艺、机械结构几个方面综合学习数控技术术是一门门集计算算机技术术、自动动控制技技术、机机械技术术、工程程力学、加加工工艺艺学等于于一体的的学科，因因此，独独立地想想从单方方面去了了解数控控设备是是不可能能的。只只有把这这些方面面结合起起来学习习，才能能完整地地掌握它它。三结构构化的学学习方法法数控机床床是一套套复杂的的系统，控控制逻辑辑性和关关联性强强。因此此，掌握握系统的的整体结结构，熟熟知各个个部分的的作用和和特点，对对更好地地使用和和维护数数控机床床就显得得特别重重要。这这种结构构化的
32、思思维在机机床调整整和维修修中是非非常有益益处的。四了解解数控机机床的技技术发展展趋势世界上的的第一台台数控机机床是119522年由美美国的PParssonss（帕森森斯）公公司和麻麻省理工工学院联联合开发发的，用用于直升升机制造造的三坐坐标数控控铣床。而而我国最最早的数数控系统统研制是是从19958年年开始的的。目前，数数控机床床和可编编程序控控制器（PPLC）、工工业机器器人、网网络技术术并列为为工业自自动化发发展的四四个方向向之一。而而其本身身，也经经历了日日新月异异的发展展。数控系统统本身就就经历了了分立元元件、集集成电路路、小型型机、专专用微型型机系统统，直到到现在建建立在个个人电脑
33、脑操作平平台基础础上的控控制系统统这样一一系列的的发展阶阶段。其其功能也也越来越越强，速速度越来来越快，指指令集越越来越丰丰富。输输入存储储介质也也由最早早的纸带带发展到到现在的的硬盘、软软盘、各各种类型型的存储储器等多多种介质质。在计算机机技术高高速发展展的基础础上，控控制系统统的各个个部分，如如接口、驱驱动器、操操作面板板等也逐逐步智能能化，数数控系统统由单一一的计算算机系统统变成了了多计算算机系统统分工协协作，从从而使系系统的整整体性能能大幅度度地提高高。伺服系统统随着电电机制造造技术的的发展，也也经历了了步进伺伺服、直直流伺服服、交流流伺服几几个过程程。而交交流伺服服又经历历了交流流模
34、拟伺伺服和交交流数字字伺服两两个阶段段。伺服服系统的的发展为为机床的的精度提提高奠定定了控制制基础。机械系统统同样经经历了巨巨大的发发展，刀刀库由最最早的简简单刀架架倒现在在复杂的的刀库管管理系统统，工作作台由单单一工作作台到多多工作台台的自动动交换系系统，由由于新材材料和新新工艺的的发展，传传动系统统精度也也日益提提高。从从而为机机床整体体性能和和精度的的提高创创造了良良好的前前提条件件。数控机床床在生产产过程中中的应用用也由最最早的单单机工作作逐步发发展到由由一台计计算机为为多台数数控机床床编程的的计算机机直接数数控系统统（DNNC），兼兼DNCC系统、自自动输料料、生产产管理系系统于一一
35、体的柔柔性制造造系统（FFMS），集集产品开开发设计计、制造造过程、生生产管理理、市场场分析和和财务管管理等于于一体的的计算机机集成制制造系统统（CIIMS）。完完全可以以说，数数控设备备将是今今后工厂厂自动化化的重要要基础。第二章:数控机机床的基基本构成成 第一一节：数数控机床床的控制制结构典型的数数控机床床控制系系统如下下图所示示:（键盘、手手轮等） 操操作设备备 PLLC系统统 机床现现场 显示示器 数数控系统统 驱驱动电路路 伺服电电机 工工作台 或或 反反馈电路路 反反馈器件件 图2-1：数数控机床床的控制制结构图图 其中:1.数控控系统：包括上上述的CCPU、存存储器、输输入输出出
36、接口及及其他的的一些专专用电路路,是机机床的控控制中心心。2PLLC系统统：又称称可编程程序控制制器，用用于机床床各部件件的整体体动作逻逻辑组织织和控制制。 3.驱驱动电路路：属于于输出设设备，用用于将数数控系统统的控制制指令放放大和转转化为电电动机的的激励信信号，控控制电机机的旋转转。 4.伺伺服电机机：专用用于数控控设备直直线轴和和旋转轴轴的驱动动电机，有有优良的的可控性性和精度度。5.反馈馈器件：用于测测量工作作台的位位移量或或旋转角角度。6反馈馈电路：负责反反馈器件件测量信信号的处处理转换换，最终终回送给给数控系系统和驱驱动电路路进行位位置和速速度计算算。 7.操操作设备备：操作作者向
37、控控制系统统发送指指令的工工具。如如键盘、手手轮。 8.显显示器：数控系系统通过过屏幕显显示方式式向操作作者反馈馈信息的的工具。 第二二节:数数控系统统 一.数数控系统统是数控控机床的的控制核核心 包括CCPU、存存储器、输输入输出出接口及及其他的的一些专专用电路路，是机机床的控控制中心心。它主主要完成成如下控控制任务务：1 存储系统统管理程程序、数数控功能能管理程程序、用用户应用用软件环环境、零零件加工工程序、各各类参数数及工艺艺数据等等。2 按照操作作人员的的指令控控制执行行机构完完成零件件加工和和调整等等操作。3 控制外部部设备，完完成人机机的相互互交流。4 通过外部部接口或或网络，和和
38、其它计计算机系系统进行行数据交交换。 数控系系统的种种类非常常多,但但国内比比较常用用的数控控系统有有日本FFANUUC系统统、德国国SIEEMENNS系统统、美国国GE-FANNUC系系统等。二.FAANUCC系统简简介 FANNUC系系统的典典型构成成如下： 1.数数控主板板：用于于核心控控制、运运算、存存储、伺伺服控制制等。新新主板集集成了PPLC功功能。 2.PPLC板板：用于于外围动动作控制制。新系系统的PPLC板板已经和和数控主主板集成成到一起起。 3.II/O板板：早期期的I/O板用用于数控控系统和和外部的的开关信信号交换换。新型型的I/O板主主要集成成了显示示接口、键键盘接口口
39、、手轮轮接口、操操作面板板接口及及RS2232接接口等。4MMMC板：人机接接口板。这这是个人人电脑化化的板卡卡，不是是必须匹匹配的。本本身带有有CRTT、标准准键盘、软软驱、鼠鼠标、存存储卡及及串行、并并行接口口。5.CRRT接口口板：用用于显示示器接口口。新系系统中，CCRT接接口被集集成到II/O板板上。另外，还还提供其其他一些些可选板板卡等。以FANNUC-21系系统为例例，典型型配置包包括主板板、I/O板和和MMCC板。三.SIIEMEENS系系统简介介SIEMMENSS系统的的典型构构成，以以SIEEMMEENS 8400C为例例，包括括： 1.中中央服务务板：用用于系统统的综合合
40、控制。 2.NNC-CCPU板板：用于于加工的的数字控控制。 3.PPLC-CPUU板：用用于代替替传统的的PLCC系统，控控制外围围动作。4.MMMC-CCPU板板：用于于和外部部设备通通讯，功功能与FFANUUC的MMMC板板类似。5A/D、DD/A板板：用于于模/数数、数/模转换换。 根据我我们的使使用经验验，就中中国目前前的工业业环境而而言，日日本的数数控系统统性能价价格比更更具有优优势。它它们在我我们的工工厂使用用环境中中，性能能相对更更加稳定定，而且且价格也也比较合合理。其其使用特特点也更更符合中中国人的的习惯。 第三三节:执执行机构构 就象人人一样，只只有给电电脑装上上“四肢”，
41、数控控系统才才能完成成实际加加工工作作。而这这里的“四肢”，就是是执行机机构。 一.那那些部分分属于执执行机构构 数控机机床的执执行机构构是指把把数控系系统的加加工命令令转换为为实际加加工过程程的中间间机构，它它包括: 1.驱驱动电路路：用于于将数控控系统的的控制指指令放大大和转化化为电动动机的激激励信号号，控制制电机的的旋转。2.伺服服电机：用于数数控设备备直线轴轴和旋转转轴的驱驱动。数控机床床常用的的驱动电电机有三三种，即即步进电电机、直直流伺服服电机和和交流伺伺服电机机。 3.由由伺服电电机驱动动的机械械机构：如工作作台、刀刀架、主主轴及其其传动系系统等。 4测测量系统统：测量量伺服轴轴
42、的实际际直线位位移和角角位移。二对执执行机构构的要求求数控机床床的执行行机构必必须具备备下述特特点，才才能满足足加工过过程的精精度要求求：1具备备高度的的可控制制性。所谓可控控制性，亦亦即执行行机构对对数控系系统给定定的速度度和位移移量的跟跟踪灵敏敏度和精精度。无无论数控控系统的的给定速速度如何何变化，执执行机构构都必须须实现快快速跟踪踪。当系系统发出出位置命命令时，执执行机构构要高精精度地到到达给定定的位置置。可以说，可可控制性性是数控控机床满满足加工工精度的的重要前前提。2具备备良好的的抗扰动动能力。执行机构构在遇到到外界干干扰，如如负荷、电电压等的的变化时时，必须须有强的的抗扰动动能力，
43、保保持相对对稳定的的速度。否否则，就就会直接接影响加加工的表表面质量量和精度度。3能很很好地适适应环境境的变化化。无论是机机械结构构，还是是电气系系统，都都要求对对环境的的变化，如如温度、湿湿度、灰灰尘等，具具备良好好的适应应性。为为此，机机械系统统，尤其其是传动动系统必必须有好好的刚性性和防护护，环境境变化时时变形要要小。电电气系统统的设计计则要对对各种元元件的选选择、补补偿、防防护等予予以综合合考虑。 第四四节：步步进电机机 步进电电机是最最早广泛泛应用于于数控机机床的一一种电机机，现在在虽然在在数控机机床上已已很少使使用，但但由于其其具备良良好的经经济性，在在很多要要求定位位控制精精度不
44、高高的场合合，仍然然而且将将长期被被采用。一.步进进电机的的结构下图是三三相步进进电机的的结构图图。 图22-2：三相步步进电机机的结构构图和普通电电机一样样，它包包括定子子、转子子、励磁磁绕组几几个部分分。所谓定子子，即电电机外壳壳和励磁磁磁极，是是不能转转动的部部分。转子是指指旋转部部分，由由它驱动动机械负负载产生生运动。励磁绕组组绕在定定子上，由由符合要要求的电电流信号号进行激激励，产产生励磁磁磁场，从从而驱动动转子旋旋转。除三相电电机外,还有四四相电机机、五相相电机等等。 步进电电机的转转子又有有电磁式式和永磁磁式两种种。二步进进电机的的工作原原理下面是三三相步进进电机的的简化结结构，从从它我们们可以了了解其工工作原理理。 图22-3：步进电电机的原原理示意意图上图中，（aa）为AA相送电电励磁，使使之产生生一个从从上向下下的磁场场，在磁磁场作用用下，将将把转子子离垂直直磁场最最近的齿齿1、33吸引到到A极附附近。（bb）为BB相送电电，产生生一个以以B磁极极为轴心心的磁场场，这时时2、44齿离磁磁轴最近近，从而而被吸引引到B磁磁极。同同理，当当C相励励磁时，11、3齿齿又被吸吸引到CC磁极。当当A相再再送电时时，2、44齿被吸吸引到AA磁极