数字控制设备原理与应用

一汽轿车股份公司技术部 陈刚

轿车公司培训教材

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目 录

课程目的----------------------------------------------------------3 第一章：数字控制概论----------------------------------------------4 第二章：数控系统的电动机------------------------------------------15 第三章：数控系统的检测元件----------------------------------------26 第四章：控制与伺服系统--------------------------------------------38 第五章：数控编程原理与规范第六章：参数系统第七章：数控机床的使用与维护

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课程目的

随着计算机技术和自动控制理论的高速发展，以计算机技术为核心的自动控制系统在设备上的应用也越来越广泛。如计算机检测、CNC（计算机数字控制）、CAM（计算机辅助制造）、CIMS（计算机集成制造系统）、机器人技术等。这些都大大地延伸了现代工业中自动化设备的制造能力，从而也促进了现代工业技术日新月异的发展。

NC（数字控制）技术是近半个世纪中逐步成熟和发展起来的一项先进的设备制造技术。计算机技术的发展和在NC技术中的应用，给它带来了革命性的变革，并形成了现在的CNC（计算机数字控制）技术。近年来，采用CNC系统的设备已越来越多地走进我们的工厂，并逐年保持高速增长的趋势。它们都在我们工厂的关键工序中起着举足轻重的作用，其状态的好坏和使用状况直接关联到我们产品的质量和企业的声誉。

要充分发挥数控设备的优势，我们就必须培养出一批高素质的操作和维修工人队伍。为了达到这个目的，我们建立了该课程。

本教材的取材完全结合我们工厂的实际，书中的很多素材都来源于我们工厂里曾经服役的设备。考虑国内应用日本FANUC（法那克）公司和德国SIEMENSE（西门子）公司数控产品较多这一实际情况，本教材取材多数以FANUC系统和SIEMENSE系统为背景。

本课程不特定具体的系统，而是针对数字控制系统的公共知识进行讲解，以求达到对数控设备基本理论和共性知识的掌握。这些知识包括系统的构成、原理、参数、编程、操作、诊断、调整等等，它们都是我们设备使用中至关重要的。总体内容的安排注意保持了实用性和系统性。

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第一章：数字控制概论

第一节:数控机床的概念及其基本特点

一．数控机床的概念

顾名思义，数控机床即数字控制机床。其核心控制部分全部由数字电路构成。它是由数字电路控制机床加工过程并实现需要的工艺参数的专用设备。

早期的数控机床控制系统完全用硬件——数字电路芯片构成。由于电脑技术的高速发展，数控机床的控制部分已完全被计算机取代，且功能大大加强。可以说，数字控制机床和加工中心的发展完全得益于计算机的应用。电脑的强大功能有效地提高了机床的加工能力。

而且，由于计算机运算速度的发展，数控机床控制部件也逐步走向数字化、智能化。

二．数控机床的基本功能.

从如下的功能中可以让我们更全面地了解数控机床。

1.控制加工过程的刀架移动速度和轨迹，实现多象限联动控制或单独控制。 2.关联或独立控制坐标轴的转速和位置。 3.实现对刀架、刀具库的加工控制。

4.外围动作的控制（M、S、T功能，即辅助功能、主轴、刀具功能）。 5.PLC功能。

6.系统自诊断、维修管理功能。

7.良好的人机界面（图形用户接口GUI）。

8.和上位计算机系统联网，实现更大规模的网络控制。 三．数控机床的特点 （一）零件加工可编程

由于加工零件的形状可用程序编制，使得一机可以多用。在存储器中可存储多个零件的加工程序，加工时只要适当调整夹具和刀具即可变更加工内容。 （二）加工工艺参数的柔性调整

各种加工工艺参数，如刀具偏差、进刀速度、主轴转速、行程极限、传动间隙等均可以随时调整。

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