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 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 。
（4）软件组成
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ห้องสมุดไป่ตู้式转换程序段
（2）主轴速度修调
3.3.4 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；
在操作界面上加工中心的功能可以分为 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 程序总体结构 1．模块化的软件开发思想
每一个模块完成特定的功能。 每一个子模块都可以在的 人—机接口参数设置栏中设置开 关条件 。
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 数控机床的强电控制系统
合适的强电控制系统，使它能够接受数 控系统发出的弱电信号，并将弱电信号放 大后去控制强电设备的运转。同时，数控 机床工作时的各种信号又可以用合适的电 平回馈给数控系统。
2．软件的总体结构 （1）头文件
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 定义的输入点 定义的输出点
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1/1000；如果参数用以表示 速度，其单位为。
开发有存储卡在线加工功能。
数控系统及伺服系统采用 3×220V、50交流电源标准 。
3.3 数控机床
3.3.1 概述 又称为数控机床内置式，是
对数控系统功能进行的二次开发。 模块、模块在数控系统中的关
系如图3.3所示。
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图 3
3
模 块 、 模 块 在 数 控 系 统 中 的 关 系
3.3.2 数控机床的动作要求 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
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。
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。
3.2.1 数控系统
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 数控系统
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。
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
3.2 机床常用数控系统
坐标轴伺服系统或主轴驱动系统通常在 制造时也设置了几十甚至上百的故障信息 。
在液压系统和机械系统等系统内部，设 置有许多保证系统稳定正常运转的传感器， 如：接近开关、温度传感器、力传感器、振 动传感器以及过电压、过电流、缺相等检测 元件 。
强电系统在设计时应充分考虑避免外 界干扰信号的侵入和数控机床本身强电元 件起动和停止时可能产生的干扰。对外界 干扰信号（如：大型动力机械起动、电弧 焊机焊接时等）采取隔离变压器或自动交 流稳压器进行处理可以取得良好的效果；
对于强电系统内部接触器吸合等产生
的干扰信号，使用浪涌抑制元件可以消除 其影响；对于数控系统通信使用的控制信 号电缆使用单端或两端接地的方式可以有 效消除电磁波的干扰；数控机床的控制柜 一定要良好接地使其能够良好屏蔽外部的 电磁干扰信号；在控制柜内部的数控系统 和伺服驱动系统等运动控制系统也应采取 良好的接地措施 。
3.4.1 加工中心的点 进入逻辑控制的信号如下。 1．与第二操作面板间的连接信号 2．与手轮之间的连接信号 3．与手动操作面板间的连接信号 4．与机床主体之间的连接信号 5．与各轴驱动单元之间的连接信 号
3.5 数控机床故障的判定
故障可以分为数控系统故障、伺服系 统故障、液压系统故障和机械系统故障等 几种，数控系统的故障通常由数控系统自 身的逻辑处理程序直接处理 。