《数控机床安装调试与维修》课程教案

数控机床安装调试与维修教 案目 录教案1-概述 教案2-数控机床的安装调试 教案3-数控机床的验收 教案4-数控机床的调整、主轴部件 教案5-进给传动部件的调整 教案6-回转部件、自动换刀装置的调整 教案7-位置检测装置、床身导轨的调整 教案8-数控系统发展简介、FANUC-0ib功能介绍 教案9-FANUC-0ib系统构成、硬件连接 教案10-系统参数与设定 教案11-I/O接口及PMC编程 教案12- SINU MERIC 840C特点介绍主要功能 教案13- SINUMERIC 840C系统的结构及各部分的功能 教案14- fanuc-0ib系统报警分类及常见故障分析 教案15-FANUC-0ib常见报警及处理方法 教案16-数控机床的故障诊断及维修技术概述 教案17-利用PLC进行数控机床的故障检测 教案18-数控系统系统故障的诊断 教案19-伺服系统的故障及维修技术 教案20-检测装置的故障及诊断 教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时2教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）概述教学目的要 求了解数控机床的一般知识(数控机床的优点、常识、数控维修的意义、对数控维修人员的要求)，了解数控维修的意义了解该课程的学习方法，教学重点学好的意义教学难点维修方法主要教具、设备、材料教师自制教学课件结合课程内容教师自制教学多媒体课后记在教学过程中，应着重提出数控维修的意义以及作为数控维修人员需要养成的工作习惯、工作方法。提出该课程学习方法的问题。教案专用纸第一章 概述1.数控机床的优点：数控机床集机械制造、计算机、气动、传感检测、液压、光机电技术等一体，其优点：能够进行复杂型面零件的加工，解决工艺难题。 提高生产率 具有柔性 减轻工人的劳动强度2我国数控机床的发展现状 起步年代：1958开始研制 目前生产能力：2001年国内数控机床产量已达1.8万台 国产数控系统：华中理工大学华中一型、华中二型 北京航天机床数控集团航天一型 中科院沈阳计算机所蓝天一型 中国珠峰数控公司中华一型3加强数控维修的意义 技术需要 市场需要 企业的效益需要4对数控维修人员的要求 知识面广 良好的系统的培训 良好的英语阅读能力 敢于实践，通过实践不断总结经验 敬业精神 持续的学习精神5本课程的学习任务、要求 掌握数控机床安装调试验收的的知识、验收机床精度的方法。 熟悉数控机床的机械结构、调整方法 掌握典型数控系统的软硬件知识、具有对典型数控系统故障进行初步诊断及判断的能力。熟悉数控机床维修的原则方法。教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时4教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第二章：数控机床的安装调试及验收第一节：数控机床的安装调试教学目的要 求了解数控机床安装的知识及一般步骤。了解数控机床安装调试内容：初就位组装、系统的联接和调整、通电试车、机床精度和功能调试、机床的试运行。教学重点数控机床安装调试的内容教学难点机床安装调试过程提到的概念常识主要教具、设备、材料教师自制教学课件课后记本节课内容应理论联系实际，把机床安装调试的过程讲清楚。讲解此过程需要注意的事项，题目：设计数控机床性能实验报告。教案专用纸第二章 数控机床的安装、调试验收 1介绍数控机床分类及数控机床的结构知识2简述数控机床的从订购至交付使用的过程第一节 数控机床的安装调试1 数控机床的初就位和组装内容：工艺准备、技术准备、机床的电气液压气管的连接。2 数控系统的连接和调整外部电缆的连接：系统及各单元、接地、三相电源的连接确认电压、频率，检查相序。检查连接、排除短路隐患。接通数控柜。参数的设定和确认硬件短路棒及开关的设定参数的设定。主要是核查参数的备份系统与机床的接口：熟悉系统调试的技术知识、通过接口检测机床的状态。3 通电试车通电起的准备：清洗、润滑、粗调几何精度第一次通电的过程：一次全部接通或部分接通 注意事项：安全问题机床运行状态通电正常后，检查内容：手动进给、主轴、手轮。 限位开关 回零动作4 机床精度和功能调试精调机床水平调试换刀动作（ATC）调试交换工作台动作（APC）试验各主要操作功能：常用指令、辅助动作等检查附件是否完整及工作是否正常5 机床的试运行运行考机程序：数控车：16小时加工中心：32小时 考机程序的考核范围 执行考机程序需：不应发生除操作失误引起的任何故障。 程序因故障中断后，需重新开始计时 教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时6教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第二章数控机床的安装调试及验收第二节数控机床的验收教学目的要 求理解数控机床验收的知识、验收内容。通过实训掌握数控机床精度验收的常用工具的使用方法通过实训掌握机床精度验收的一般方法。教学重点机床精度验收教学难点机床精度验收项目的概念及实际动手试训主要教具、设备、材料多媒体教学课件数控机床机床精度验收工具。课后记本节应理论联系实际，就决议下问题：机床精度验收的内容及方法（理论、实际）。机床精度验收的意义。教案专用纸第二节：数控机床的验收1 数控机床的验收：新产品定型及性能验收 一般用户的验收2 机床验收的内容：开箱检验和外观检查内容：机床性能及数控功能检验 机床性能的验收：主轴、进给、换刀、机床噪声、电气装置、数控装置、气动液压装置、附属装置的运行是否达到设计要求或出厂说明书要求。以一台加工中心为例，设计一个机床性能测试报告。数控功能的检验： 检验的内容：由考机程序体现出系统性能：运动指令功能、准备指令功能、操作功能、显示功能等。编制简单的考机程序。3 机床的精度验收：验收的条件及指导检验内容：几何精度、定位精度、切削精度几何精度的概念及检验内容定义：综合反映机床的各关键零部件及其组装后的几何形状误差。常用的检验工具：精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度验棒。以加工中心为例，减验的内容： 工作台面的平面度 各坐标方向移动的相互垂直度 XY坐标方向上移动时工作台的平行度 X坐标方向上移动时工作台T型槽侧面的的平行度 主轴的轴向窜动 主轴孔的径向跳动 主轴沿Z坐标方向移动时主轴轴心的平行度 主轴回转轴心线对工作台面的垂直度 主轴箱在Z桌表方向移动的直线度定位精度及检验定义：机床各坐标轴在数控装置的控制下运动所能达到的位置精度检测工具：双频激光干涉仪、测微仪和成组块规、标准刻度尺、光学读数显微镜。检验内容：直线轴的定位精度及重复定位精度 直线轴的回零精度 直线轴的反向误差。回转运动的定位精度及重复定位精度 回转运动轴的回零精度 回转运动的反向误差。切削精度定义：是一项综合精度，不仅反映机床的几何精度和定位精度，同时还包括了试件的材教案专用纸料、环境温度、刀具性能已急切削条件等各种因素造成的误差和计量误差。保证切削精度，必须要求机床的几何精度和定位精度的实际误差要比允差小。教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时8教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第三章数控机床的调整第一节：数控机床的机械知识概述第二节：主轴部件教学目的要 求掌握数控机床及结构知识掌握三种主轴部件的结构原理、了解机械拆卸及装配工艺。教学重点主轴部件的结构原理、机械拆卸及装配工艺教学难点读图、拆卸装配试训主要教具、设备、材料多媒体课件实训教具课后记主轴是数控机床的主要部件，通过本节要抓住以下几点进行讲解：结合基础课的理论，复习和掌握主轴的几种功能及结构。通过将结和实训，掌握机械常见部件的结构及主轴拆装工艺。教案专用纸第三章 数控机床的调整第一节：数控机床的机械知识概述1 常见的数控机床类型2 数控机床的构成几个部分的作用简介：主轴部件：提供切削功率、在高档数控机床中还具有C轴功能及定向功能进给部件：在伺服电机的驱动下完成直线运动的定位、进给。回转运动部件：指旋转轴如：B轴、A轴自动换刀装置：数控车床的转塔刀架、加工中心的刀库及换刀机构位置检测装置：直线光栅尺、圆光栅等位置检测元件气动、液压：完成机床的辅助动作如：换刀、交换工作台的机构第二节 主轴部件的结构与调整1 主轴部件拆卸前的准备：技术准备,相关部件的图纸资料 工具的准备，拆卸主轴时需要使用的工具 工作场地的清理清洁。2 CK7815型数控车主轴部件的结构及调整结构图拆卸及调整拆卸与调整过程需要注意的事项3 NT-J032数控铣床主轴部件的结构与调整结构图拆卸及调整拆卸与调整过程需要注意的事项4 THK6380加工中心主轴部件的结构与调整结构图拆卸及调整拆卸与调整过程需要注意的事项教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时10教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第三章数控机床的调整第三节：进给传动系统部件的调整教学目的要 求了解机床进给部件的布置形式了解进给部件各环节的联接形式进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法。教学重点进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法教学难点读图，拆卸、装配及调整实训。主要教具、设备、材料多媒体课件实训教具课后记传动结构中，安装结构是重点；传动间隙的调整以及丝杠预紧的方法也是重点。教案专用纸 第三节 进给部件的调整1进给系统的布置形式2进给电机的联接形式直联式齿轮减速式同步带式3进给间隙的调整减速齿轮间隙的调整直齿圆柱齿轮传动中的间隙调整：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿错齿调整法。斜齿圆柱齿轮传动间隙调整：垫片调整法、轴向压簧调整法。锥齿轮调整：轴向压簧调整、轴向弹簧调整法。滚珠丝杠负的结构、调整、预紧。教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时12教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第三章数控机床的调整第四节回转部件的调整第五节自动换刀装置的调整教学目的要 求了解数控机床回转部件的结构原理了解回转传动间隙的调整方法。了解数控机床常见的换刀装置的结构形式，教学重点回转传动间隙的调整方法教学难点读图，回转部件的机械调整主要教具、设备、材料多媒体课件实训教具课后记回转部件结构复杂，刀具交换部件的动作繁多，学习的重点是调整。着重讲解结构中易出现间隙的环节。教案专用纸第四节 回转部件的调整1 几种常见的回转工作台的结构形式2 调整3 工作台回转间隙的调整第五节自动换刀装置1数控机床常见的换刀装置的结构车床：多轴转塔自动换刀装置加工中心：由刀库、机械手组成2刀库的形式：转塔式、圆盘式、链式、格子式。3机械手：各种机械手的动作图教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时14教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第三章数控机床的调整第六节位置检测装置的调整第七节床身导轨的调整教学目的要 求掌握数控机床位置检测装置的结构形式、光栅尺、编码器的安装调整方法了解床身导轨的种类及特点、调整要求。教学重点编码器、光栅尺的安装方法，导轨的安装要求教学难点床身导轨的安装要求主要教具、设备、材料多媒体课件实训教具课后记位置检测一节从安装工艺及调整步骤处展开，同时讲解错误安装的故障现象，床身导轨主要是结构及安装要求。教案专用纸第六节 位置检测装置的调整1位置检测的分类、功能。直线型：增量式、绝对式。回转型：脉冲编码器、旋转编码器、圆光栅。2常见的位置检测装置简介第七节 床身导轨的调整导轨的种类及特点滑动导轨滚动导轨静压导轨导轨的调整要求导轨调整的要求滚动导轨的调整要求静压导轨的调整要求教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时16教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第四章：典型数控系统的结构原理第一节：数控系统的发展简介第二节Fanuc-oi系统功能介绍教学目的要 求了解数控系统的发展情况，理解数控系统的各种控制功能的原理。教学重点数控系统的各种控制功能教学难点控制功能与系统参数的结合内容主要教具、设备、材料多媒体课件数控系统综合试验台（车床、加工中心）课后记本节是数控系统的开始，数控系统功能讲解有助于了解数控系统的操作及编程，为以后数控系统参数的调整打基础。教案专用纸第四章典型数控系统的结构和原理第一节 数控系统的发展简介1 国外主流厂家产品数控产品介绍.tif2 国内数控常见产品介绍第二节Fanuc-oi系统功能介绍系统1 刚性攻丝：主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。2 复合加工循环：复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程3 圆柱插补：该功能最适用于切削圆柱上的槽。能够按照圆柱表面的展开图进行编程。4 直接编程：可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。 5 记忆型螺距补偿：利用该补偿功能，可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。 6：CNC内装PMC编程：PMC对机床和外部设备进行程序控制。PMC-SA1 5s/step 5000stepsPMC-SB7 0.033s/step 24000steps(限于0i) 7 随机存储模块：MTB(机床厂)可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。8 显示单元： 9FANUC伺服电机：伺服电机1、 伺服电机2教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时18教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第四章典型数控系统的结构和原理第三节：fanuc_0ib系统的构成、硬件连接教学目的要 求掌握fanuc_0ib数控系统电气连接知识。掌握该系统伺服原理、信号连接掌握该系统主轴连接信号意义。掌握数控接口信号的连接（X、Y）教学重点本节内容为本章的重点教学难点本节内容为本章的难点主要教具、设备、材料多媒体课件数控系统综合试验台（车床、加工中心）课后记了解数控系统的硬件结构是做好数控机床维修的第一步。本届内容是教材的重点之一，结合实物及练习使同学们掌握这部分知识。接口信号部分是PMC编程的基础。教案专用纸第三节：fanuc_0ib系统的构成、硬件连接1 系统构成: 硬件构成及各部分的功能见硬件构成2 综合联线介绍：联线图见综合连线3 数控系统的电源连接介绍：见与外电路电源连接4 数控系统与主轴单元的连接及控制信号：系统提供两种控制方式：1）串行主轴接口：系统与主轴间采用串行电缆通讯，连接图：串行主轴接口。2）模拟主轴接口：系统向主轴单元提供指令电压及其他控制指令，主轴单元向系统输出其状态。连接图： 模拟主轴接口5 数字伺服的原理：系统方框图见数字伺服的方框图。伺服连接见伺服连接6 I/O连接：内装I/O卡上的接口CB104、CB105、CB106、CB107四个接口连接操作面板及机床的输入和输出，这些地址有确定的含义，在PMC编程时要使用到。接口插针地址见输入输出接口教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时20教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第四章典型数控系统的结构和原理第四节：系统的参数及设定教学目的要 求掌握参数在数控机床中的意义掌握该系统参数的调用、修改的方法理解数控系统参数的分类掌握与机床维修的有关参数的设定教学重点参数的调用、修改典型参数的意义教学难点参数的设定主要教具、设备、材料多媒体课件数控系统实验台（车床、加工中心）课后记明确参数在数控机床中的意义，了解参数的分类。维修中常见参数的意义以及检测调试方法。教案专用纸第四节：系统的参数及设定1. 参数的概念数控系统的参数完成数控系统与机床结构和机床各种功能的匹配，这些参数在数控系统中按一定的功能组进行分类，例如：伺服轴参数配置数控机床的轴数，各轴伺服电机数据、速度及位置反馈元件类型及反馈元件数据，串行通讯口参数对串行口进行数据传输时的波特率、停止位等进行赋值，等等。2参数的显示、输入方法及存储参数的显示：按MDI面板的“SYSTEM”键几次或一次后，再按软键“参数”选择参数画面。 定位期望参数的方法：按翻页键直到期望的参数号。 使用键盘输入期望的参数号码，再按“NO键索”参数的输入：在MDI方式或急停状态，首先修改参数写保护设定 。按“OFFSET SETTING”键，再按”SETTING”软键，显示如下画面 。修改写保护参数：PARAMETER WRITE=1 .在进入参数显示画面，找到希望修改的参数，使用键盘输入数据，按“INPUT”键 参数的存储：人工抄录参数清单 使用存储卡 利用串行通讯，将参数传入计算机。 3参数的分类1 有关“SETTING”的参数2 有关阅读机/穿孔机接口的参数2.1所有通道共用的参数2.2 有关通道1的参数(I/O=0)2.3 有关通道1的参数(I/O=1)2.4 有关通道2的参数(I/O=2)3 有关POWER MATE管理器的参数4 有关轴控制、设定单位的参数5 有关坐标系的参数6 有关存储式行程检测的参数7 有关进给速度的参数8 有关加减速控制的参数9 有关伺服的参数10 有关DI/DO的参数11 有关MDI、显示和编辑的参数12 有关程序的参数13 有关螺距误差补偿的参数14 有关主轴控制的参数15 有关刀具补偿的参数16 有关固定循环的参数16.1 有关钻削固定循环的参数16.2 有关螺纹切削循环的参数16.3 有关多重固定循环的参数16.4 有关小孔钻削循环的参数17 有关刚性攻丝的参数18 有关缩放/坐标旋转的参数19 有关单一方向定位的参数20 有关极坐标插补的参数21 有关法线方向控制的参数22 有关分度盘分度的参数23 有关用户宏程序的参数24 有关图案数据输入的参数25 有关跳步功能的参数26 有关自动刀具补偿(T系列)和自动刀具长度补偿(M系列)的参数教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时22教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第四章典型数控系统的结构和原理第五节I/O接口及PMC编程教学目的要 求通过本节的学习，掌握PMC接口信号的意义、PMC的常用指令、掌握PMC编程的一般方法，为利用PMC对机床进行故障分析打下基础。教学重点接口信号的意义PMC编程教学难点PMC编程主要教具、设备、材料多媒体课件数控系统实验台（数控车、加工中心）编程计算机课后记掌握PMC编程的指令及方法，是以后利用PMC进行数控机床维修的基础。要求掌握常用指令及编程思路，了解功能指令的含义。教案专用纸第五节I/O接口及PMC编程1 接口地址的意义及分配接口是连接CNC系统-PLC-机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道向PMC输入的信号有从NC来的输入信号（M功能，T功能信号），从机床来的输入信号（循环启动，进给暂停信号等）。从PMC输出的信号有向NC的输出信号（循环启动，进给暂停信号等），向机床输出的信号（刀架回转，主轴停止等）。字母信号的种类X由机床向PMC的输入信号（MTPMC）Y由PMC向机床的输出信号(PMCMT)F由NC向PMC的输入信号(NCPMC)G由PMC向NC的输出信号(PMCNC)R内部继电器D保持型存储器的数据2 重要接口信号的解释附录教案专用纸3 PMC顺序程序编制的流程教案专用纸4 顺序程序的执行过程5 常用PMC指令的解释基本指令基本指令见下表4.3序号编码键输入处理内容1RDR读入指定的信号状态并设置在ST02RD.NOTRN将指定的信号状态读入取非并设置到ST03WRTW将逻辑运算结果（ST0）输出到指定地址4WRT.NOTWN将逻辑运算结果（ST0）取非后输出到指定地址5ANDA逻辑与6AND.NOTAN将指定的信号状态取非后进行逻辑与7ORO逻辑和8OR.NOTON将指定信号状态取非后进行逻辑和9RD.STKRS将寄存器内容向左移1位，并将指定地址的信号状态设到ST010RD.NOT.STKRNS将寄存器内容向左移1位，并将指定地址的信号状态取非读出来设到ST011AND.STKAS把ST0和ST1的逻辑积设到ST1，把寄存器内容向右移1位12OR.STKOS把ST0和ST1的逻辑和设到ST1，把寄存器内容向右移1位功能指令在编制数控机床的顺序程序时，对一些复杂的问题仅靠基本指令实现起来是很困难的，例如，译码，算术运算，比较，回转等，所以，系统设计了功能指令，我们只需知道了其功能、参数设置，而不用考虑其内部复杂的运行过程。功能指令的种类和处理内容见表4.4 表4.4序号格式1梯形图格式2纸带穿孔程序显示格式3程序输入执行时间常数处理内容1END1SUB1S197第一级程序结束2END2SUB2S20第二级程序结束3END3SUB48S480第三级程序结束4TMRTMRT18定时器5TMRBSUB24S2418固定定时器6DECDECD24译码7CTRSUB5S525计数器8ROTSUB6S685回转控制9CONSUB7S751代码转换10MOVESUB8S837逻辑积后数据传送11COMSUB9S95线圈断开12COMESUB29S292线圈断开区域结束13JMPSUB10S107跳转14JUMPESUB30S302跳转结束15PARISUB11S1118奇偶校验16DCNVSUB14S1452数据转换17COMPSUB15S1528比较18COINSUB16S1628判断一致性19DSCHSUB17S17239数据检索20XMOVSUB18S1863数据变址传送21ADDSUB19S1939加法22SUBSUB20S2039减法23MULSUB21S2195乘法24DIVSUB22S22103除法25NUMESUB23S2339常数定义26CODBSUB27S2728二进制代码转换27DCNVBSUB31S31135扩展数据传送28COMPBSUB32S3219二进制数据比较29ADDBSUB36S3651二进制加法30SUBBSUB37S3751二进制减法31MULBSUB38S3886二进制乘法32DIVBSUB39S3987二进制除法33NUMEBSUB40S4013二进制常数定义34DISPSUB49S4988信息显示6 编制简单的PMC程序编制一个程序，实现方式控制（手动，MDI,编辑，自动）编制一个程序，实现输入M指令在面板上的指示灯上显示编制一个程序，实现输入T指令在面板上的指示灯上显示编制程序，实现冷却液的控制（手动、执行M指令两种方式）编制一个回零程序：1。单步X-灯亮、Y灯亮、Z灯亮。2 按一个按钮自动实现XYZ依次完成。编制一个程序，当XYZ移动时，对应的灯亮。编制一个润滑控制的PMC程序，要求：1） 起动机床开始，15秒钟润滑。2） 15秒钟润滑后停止25分钟。3） 润滑中15秒后为达到压力报警。4） 25分钟后压力未下降报警。教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时24教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第六节SINUMERIC 840C特点介绍主要功能教学目的要 求了解SINUMERIC 840C的主要功能教学重点SINUMERIC 840C系统操作界面认识教学难点操作SINUMERIC 840C系统的界面主要教具、设备、材料教师自制的多媒体课件结合教学内容自制的幻灯片课后记讲解本节内容时结合FANUC系统知识，做到两者的融会贯通教案专用纸第六节SINU MERIC 84C特点介绍，及主要功能1显示功能（display）屏幕文本可以在五种语言中切换（德，英，法，意，西）；可显示坐标实际值和剩余距离值，多通道显示，并具有屏幕保护功能。2操作功能（operation）操作安操作区域划分为：MACHINES，PARAMETERS，PROGRAMMINGS， SERVICES，DIAGNOSIS3操作方式分为： 自动方式：程序的自动运行，加工程序中断后，从断点恢复运行；可进行进给保持及主轴停止，跳段功能，单段功能，空运转 JOG方式（SETUP） 示教（TEACH IN） 手动输入运行（MDA） 4驱动及轴的配置： 适用于车床，铣床以及特殊应用，具有公英制两种显示系统，可进行两种系统的切换。 输入分辨率可选：0.010.00001mm，0.010.00001度 位置控制分辨率：0.050.00005mm， 0.050.00005度 位置控制输出可选：模拟10v/2ma或数字连接SIMODRIVE611-D 进给及快移速度：最小进给：0.01mm/min 最大速度：10000mm/min5主轴配置功能：主轴定向，恒切削速度，变螺距螺纹，主轴转速从0.1rpm99000rpm，最高8挡切换，可模拟10v/2ma或数字连接SIMODRIVE611-D。6 CNC编程： 加工的同时进行程序的输入，编辑，删除，拷贝，以及PLC报警文本的编辑 程序中插入注释语句 绝对值及增量值编程7 PLC编程 STEP5编程语言，带有扩展指令集，可用LAD，STL，CSF进行编程。 1024个输入地址；1024个输出地址；128个计数器；128个计时器；8存储能力 硬盘可存储32000个程序1MB到3MB的RAM用于存储用户的加工程序及参数 32KB的PLC用户程序存储器；8KB的PLC参数存储。硬盘上至少40M的用户数据存储空间9数据交换通用RS232C接口，连个附加RS232C接口，在加工的同时可进行程序的读入和输出，10安全和诊断功能： 安全程序监视测量电路，系统温度，电池，电压，存储，限位开关，风扇等。 接口诊断，带有日期和时间的报警记录存储；轮廓监视，主轴监视，PLC内部状态显示，可编程工作区域限制。教 师 教 案课程数控机床维修班级学期下学期上课日期课时2累计课时26教师审签课程类型专业课课程名称（章、节）第七节SINUMERIC 840C系统的结构及各部分的功能第八节SINUMERIC840C参数及接口教学目的要 求了解该系统的工作原理了解该系统各模块的作用了解伺服系统的控制信号的意义。了解该系统的参数分类、参数调用、plc的诊断教学重点系统各模块的作用、伺服系统教学难点本节内容均为难点主要教具、设备、材料教师自制的多媒体课件结合教学内容自制的幻灯片课后记对照FANUC系统讲解本节的知识。驱动系统的知识是重点，要求掌握原理，控制信号的作用。教案专用纸第七节SINUMERIC 840C系统的结构及各部分的功能1.系统介绍840C图片：IN840C的基本配置分为三部分：操作显示部分、主机框架及输入输出设备。操作显示部分有：PC键盘，机床操作面板。主机框架有两种：框架1（双子框架），框架2（三子框架），每个框架都带有风扇，六个插槽位置，主机框架上装有电源模块，CSB（中央服务单元）板，位置测量板，NC CPU板，PLC CPU板和MMC CPU 板。系统的保护电池在CSB板上，其规格为：6LR61，550，9v。 2.各模块的功能中央控制器：中央控制器的基本部件是：电源模块，中央服务板，PLC CPU135WD板，作为各功能模块的框架，为其他功能模块提供电源及数据总线。CSB(中央服务板)：为RAM存储器提供数据保持电池；提供电子手轮，探测头，快速NC输入的接口；提供风扇电源，发出NC准备信号；监视电池电压、电源电压、风扇、内部温度。NC-CPU: CPU的规格486DX-VB/33MHZ，486DX-VB/66MHZ或486DX4-VB/100MH， 提供与SIMODRIVE 611D的数据接口，最大能够提供3MG的NCU用户存储器，用以处理零件程序PLC-CPU: CPU规格为80186/16MHZ存储用户程序，并用电池保存可连接部件：为串行分布式外设提供两个RS485接口；最多可连接15个分布式外设端子块；机床控制面板；手持单元；编程单元；为PLC报警处理提供的8个中断输入， MMC CPU:这是一个嵌入式计算机主板，规格为：486SX/486DX，该板的主要作用：中央数据存储（本板集成有硬盘），操作和显示，为用户方案提供开放系统结构，连接显示器，提供串行口、并行口。测量电路模块：输出伺服使能信号，输出3个轴（坐标轴/主轴）的指令信号，接受3个轴的模拟测量电路模块的位置反馈信号。DMP(分布式机床外设)：它是机床输入输出信号和PLC用户程序之间的接口。PLC用户程序处理的机床信号直接通过DMP，控制机床的动作。由于PLC和DMP之间通过一根串行信号电缆连接，所以减少了机床众多电气信号直接到PLC的连接，提高了系统的可靠性。3. 840系统连接驱动模块：SIN840C可以带模拟伺服（611A）和数字伺服（611D）两种:模拟伺服的指令电压为模拟信号（10V）由56、14端输入；数字伺服时，系统和各模块通过一根扁平电缆串起来，通过数字的形式，系统发出指令并接受各轴的状态。以下为一个典型的SIMDRIVE611A伺服单元的配置图教案专用纸IR模块:主要功能是产生直流母线电压（600V），供给主轴模块和进给伺服模块，同时产生供各个模块内部使用的+24v和+5v电压。主轴驱动模块：接受CNC来的控制信号和控制指令，将IR模块提供的600V直流电压转换成三相交流电压，驱动主轴电机。进给伺服模块：接受CNC来的控制指令和控制信号，将IR模块产生的600V直流电压逆变成三相交流电压，驱动进各伺服电机。IR模块的使能电路：下面的电路仅是该系列伺服连接的一个特例，不同的设备，选用的控制信号不同，连接方法也会不同，主要搞清模块的信号的含义。见 ER模块三相380V交流电源通过平波电抗器后，送入模块的U，V，W(电抗器未画出)。当380v电源送入ER模块后，首先内部逻辑电源电路开始工作（+24V，+5V），当内部电源正常后，端子9出现24V电压。由于总开关的辅助触点闭合，111上出现24V电压，当在模块内部完成预充电过程后，模块内部触点将闭合，113端上出现24V，通过电路的短接连接到端子63，允许ER模块的整流电路工作，产生600V直流电压。端子64是驱动器使能端子， 7273.1是ER模块的准备输出信号，当ER模块工作正常后，此触点闭合。 脉冲使能63无效时，驱动装置立即禁止所有轴运行，伺服电机无制动的自然停止；驱动器使能64无效时，驱动装置立即置所有进给轴的速度设定值为零，伺服电机进入制动状态，200ms后电机停转；轴使能65无效时，对应轴的速度设定制为零，伺服电机进入制动状态，200ms后电机停转。正常情况下伺服电机在外加参考电压的控制下转动，调节电位改变指令电压，可控制电机的转速，参考电压的正负决定电机的旋转方向伺服模块由控制板和功率模块组成，控制板有用户友好接口和标准接口两个伺服控制模块连接，控制板上插有参数板，当控制板有故障，进行更换后，还需将原参数板插上。一般情况下， 对于用户友好接口，IR模块准备好后，机床24V电源出现在673端子，如果驱动器正常，672端会发出驱动准备好信号。当脉冲使能和驱动器使能信号接通后，伺服接受到控制指令（56，14），可以实现轴的移动。标准接口对信号做了些简化，除使能信号、指令信号外只保留了起动禁止和选择电流控制两个信号。教案专用纸第八节SINUMERIC840C参数及接口SIN840C系统的软件结构及启动过程SIN840C控制结构包括三个主要部分：数控（NCK）,可编程逻辑控制器（PLC）,人机通讯（MMC）.控制结构图如下：各部分所完成的任务及相互之间的关系如下：NCK执行：工件加工程序的执行，坐标轴及主轴的控制，当前加工零件程序的存储，UMS（用户存储子模块）通讯处理等，这一部分与其它数控系统一样执行典型的数控任务，是系统的核心，NCK采用通道结构，每一个通道象一个独立的数控一样工作有它自己的块处理器和插补器，通道由操作方式组来组织，最多可有两个操作方式组合四个通道。MMC（人机通讯）包括有：基本系统和应用程序。基本系统执行文件操作及管理以及计算机硬件管理任务，例如：显示管理，通讯协调，数据管理，文件编辑，MMC操作通讯系统等，操作系统软件是FlexOS。在基本系统上开发出的应用程序将系统的操作方式分为以下几个部分：机床（Machine）,参数（Parameters），编程(Programs)，诊断(Diagnostics)，服务(Services)，以及模拟(Simulation),它们是系统的主菜单，主菜单下还有各自的菜单树，实现系统的一个部分的任务各操作方式所能完成的任务见下图教案专用纸PLC（可编程逻辑控制器）部分包括接口控制，机床信号从这里输入或输出，在PLC内，基本信号是按照信号类型进行分组，组织。为了学习方便在附录中有接口信号表。NCK与PLC的数据通讯通过通讯RAM交换，以数据块的形式进行调用，存取。下图PLC-NCK的接口教案专用纸了解系统的启动过程对我们维修机床是很有意义的，它可以帮助我们分析机床在起动过程中出现的故障系统通电后，首先进入NCK系统程序存储器检查和（CHECKSUM）和MMC通电自检程序，检查一系列的硬件及设置。当这个过程不被中断后，控制系统将装载控制软件，即NCK和MMC软件从硬盘开始引导起动；PLC程序是在系统安装时，即机床厂家安装调试机床时，将程序从硬盘或从编程器传入由电池保存的RAM存储器的，机床断电后由电池保存，系统起动时不执行PLC程序装载。系统完成装载系统软件后，装载硬盘的NC/DATA目录下的用户数据，这些数据可能是IKA()GIA()数据，机床数据（TEA1,TEA2等）存在有电池保存的RAM中，在起动系统时并不执行这些机床数据的装载。之后系统装载所有STANDARD工件目录下的数据，该目录下的程序及数据调入内存后，就可以执行程序的调用执行了。当执行完上述装载步骤，没有其它的起动配置步骤后，下一步进入JOG方式下的主菜单。可以进行控制系统的操作了。参数的分类及常用参数的意义参数的调用及修改：SIN840C的参数是由口令（PASSWORD）进行保护，仅当输入正确的口令后才可进入参数画面教案专用纸进行参数的调用及修改,西门子设置的口令为：1111。以下为诊断方式下的主菜单 选择PASSWORD，输入1111，按 SET软键，按Start-up软键进入下面为主菜单：按Machine data软键进入参数画面，下面为参数画面主菜单参数的分类：SIN840C在软件版本3以后，数据的显示采用交互式显示方式，即机床数据用表格和文本说明方式来显示。数据的显示不再按数据号的方式来排列，而是按数据的功能来分类。大部分数据的现实是按：MD NO；数据的功能或作用；数据的值；结构方式来显示。机床数据分为以下几大类：机床配置显示页面仅用以显示当前机床配置的数据，这些数据都是在机床厂家已经设定好，通过此画面可以了解主轴，坐标轴的数量及名称，与该设置对应的参数请参考系统安装手册NC配置与NC数据是为配置通道，主轴，坐标轴而输入的值（方式组，名称，轴名称，存在形式）以及各类成组的NC数据（例如漂移补偿，为置换增益，加速度，加紧云插，与轮廓有关的数据及各种速度，主轴的转速极限等）。PLC配置与PLC数据是为配置机床控制面板，接口等而输入的值（使用的控制面板，地址，TT机床等）以及各类成组的PLC数据（例如：报警信息，刀库数据，PLC和DMP的接口数据等）驱动器配置与起动器数据：配置的伺服驱动模块及主轴驱动的型号，电机型号等。固定循环数据：数控固定循环（测量循环，加工循环）可以通过该类数据进行赋值，对循环的功能进行调整。IKA数据（曲线插补）：该数据用以下面复杂的功能：1丝杠螺距补偿功能，2，数据表控制的几何及速度的轮廓插补功能。用户数据指用户可以根据自己的情况将一些常用的机床参数（NC数据,NC轴，PLC数据等）,组织在一起，便于使用。参数的保持及备份由于SIN840CMMC-CPU结合了计算机硬盘，并采用了计算机的DOS操作系统的数据管理形式，从软件版本3以后，SIN840C的所有系统程序（NCK,PLC）都存储在硬盘上，在系统起动过程中，由MMC对NCK-CPU和PLC-CPU加载引导程序和系统程序，系统完成起动，MMC将硬盘上的USER/LOCAL/STANDARD工件目录下的所有加工程序和数据加载到NCK内存之中。所有的机床数据，设定数据，PLC程序也可以在硬盘上备份。当数据丢失或更换电路板 (PLC-CPU,NC-CPU) 后，将存在硬盘上的数据执行一次加载就可以了。数据的存储：机床的数据是在DIAGNOSIS/START-UP/MACHINE DATA/FILE FUNCTION区域中，按软键SAVE TO DISK，这是根据屏幕的提示输入存储数据的文件名，然后按 OK就可以了；参数的存储可以分类存储也可以将所有的参数一起存储。该文件可以通过同一区域中的LOAD FROM DISK元件重新加再，也可以通过数据输入/输出设备存到磁盘上。设定数据是在SERVICES/NC区域中用SAVE NC或 LOAD NC软件来存储或加载。教案专用纸PLC程序在MMC上是以机器码的形式存储的，存储在SERVICES/DATA MANAGEMENT/PLC/DATA/的ANW-PROG这个文件上。一般来说，机床功能调试完成后，机床厂家应将PLC程序存储。PLC程序的存储在GENERAL RESET画面中进行。（这个画面中的软键都很重要，当你不了解其具体含义时不要乱按），SAVE PLC软键将当前PLC CPU内存中的所有程序存储到硬盘上的ANW-PROG文件中，PLC RESET 软键隐含地将ANW-PROG文件加载到PLC CPU的内存中。所以我们在操作机床时，不能随意删除文件，假如不小心删除了ANW-PROG，再执行PLC-RESET机床就因无PLC程序而无法工作。西门子还为SIN840C提供了一种硬盘备份功能-磁带机（STEAMER）,该功能是将硬盘上的所有数据（包括DOS系统）备份到一磁带上，该磁带一般为160MB或600MB，可以将整个硬盘备份下来，该功能需要磁带机来完成。当硬盘损坏，可将磁带上的所有程序再传到新硬盘上。接口及常用接口信号的意义接口信号的调用方法版本3及更高版本的调用方法依次软键：DiagnosisServicesPLC service，进入接口信号调用画面，通过此画面，可以查看到输入信号，输出信号，标志位（辅助继电器），数据块的状态，从而可根据语句表或梯形图的来查找机床的故障原因。SIN840C的用户PLC程序是用STEP5语言来编写的，按照STEP5编程对输入输出信号等的定义，在接口画面中各软键对应的意义如下：IW输入字，机床的输入到PLC的信号（按钮，接近开关，压力开关等），QW输出字，PLC输出到机床的信号（信号指示，继电器，电磁阀等）FW标志字，PLC程序中的中间结果，或称为中间继电器，它表示的状态仅在程序内部使用及帮助进行故障的逻辑分析，没有物理的输出。DB数据字，在SIN840C系统中，PLC与NC之间的通讯是通过调用与赋值数据块的数据来完成的，NC将自己的状态输出到相应的数据块，PLC调用这些数据块，通过PLC程序进行处理，并将处理