数控机床操作面板设计实验指导书.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date数控机床操作面板设计实验指导书机械工程实验二实验指导书数控机床操作面板设计实验指导书 前 言数控技术发展至今，虽仅50多年的历史，但已成为机械制造业的关键技术。数控机床作为机械制造系统的主要设备正在取代传统的加工设备，高精度、高效率的加工手段又促使其他行业及领域迅猛发展。航天技术、空间科学、微纳加工都和数控技术的发展息息相关，数控技术已成为工业发达国家制造业竞争的技术
2、制高点。数控技术，是集信息科学，计算机科学，测试、机械自动化等于一身的综合应用技术，也是本世纪最热门的技术之一， FANUC数控系统是当今世界上数控水平最高，功能最先进，性能最稳定的系统之一，我校机械学院和北京发那科机电股份有限公司于2002年合作建立西安交通大学FANUC数控系统应用中心，该公司赠送我院两套新型数控系统散件，分别是：FANUC power mate0(2轴)经济性车床系统和FANUC 21i（4轴）高档加工中心系统。根据我校实际情况，兼顾合作条件，为弥补我校数控教学实验设备的不足，院里挤出教学经费，组织实验人员自行设计开发制作实验设备。在研究生院博士培养基金的资助下，于200
3、3年完成两台数控实验操作台的制作。2004年，又在重调处大设备维修基金的资助下，实验中心购置了一套通用普遍型FANUC0i-MB数控系统，对一台坏的万能工具铣床进行改造维修。这样，我校就拥了FANUC数控系统的经济型、通用型及高档化系列设备 ，使我校FANUC数控实验设备的全面性在全国重点高校中具有优势。据此，我们用该成套设备开发设计了FANUC数控系列实验十多个。首先在硕士研究生的数控技术及装备学位课程中 ，对其两届200多人，进行了人均8学时的开放式数控系统实验。配合实验编写了FANUC21i数控系统实验指导书。根据2+4+X培养模式的要求，我们又将原系列实验进行综合、并以数控系统分类，开
4、发出三个FANUC数控系统综合型系列实验。分别为：（一）数控机床操作面板设计制作（Power Mate0系统）（二）数控系统操作及加工编程（21i系统）（三）万能工具铣床加工实践（0i-MB系统），向我院大三学生开设。为了同学们选做实验的方便，特分别编写三册实验指导书。每个实验自成体系，文字上力求简单易懂，内容上尽量避免重复，且能涵盖FANUC系统操作、应用及开发的基本内容。使其学生做完实验后，能从理论和实践的结合上有较大的提高。院实验教学督导组的专家对实验指导书从内容到形式上提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢。由于水平所限，加之时间仓促，错缺之处在所难免，热忱欢迎批评指正。愿得到更多的指
5、点。愿和同行们同勉，愿和同学们共进。 编者 2007年4月实验目的：1。使学生了解FANUC power mate0数控系统的特点，会进行FANUC power mate0数控系统的硬件连接2学会设置FANUC power mate0数控系统参数，学会进行各种操作。3熟悉数控机床的控制原理，能设计制作简单的数控机床操作面板。4了解PLC在数控机床上的应用，掌握PMC-SA1的基本指令和常用功能指令，并会用其编制简单的机床控制梯形图。5了解FANUC系统与计算机之间的数据传输的方法，会通过RS232口，进行数据备份。6熟悉FANUC power mate0系统自诊断功能，会运用报警信息排除简单故
6、障7能编制简单零件的二轴模拟加工程序，并在实验台上运行。实验任务: 本实验要求学生在已有工作台的基础上，通过学习PLC知识，掌握数控机床的基本原理，以某一数控车床为参考，设计、制作机床操作面板，并针对该面板编制梯形图，调试并用该面板进行数控系统各种功能的控制。实验内容：（1）.阅读FANUC power mate0有关资料及操作手册；（2）认识FANUC power mate0系统硬件，画出硬件连接图。能进行FANUC PowerMate0数控系统的硬件连接（3）练习FANUC power mate0数控系统的基本操作。（4）熟悉FANUC power mate0数控系统的常用功能。（5）进行
7、FANUC power mate0数控系统的基本参数设置。（6）学习PLC基础知识，掌握PLC在数控机床中的应用。（7）熟悉FANUC power mate0数控系统的PMC功能，制作数控车床操作面板。（8）编写所设计的机床操作面板的控制梯形。（9）连接和调试设计制作的机床操作面板，并用其进行各种操作。（10）在存储卡中备份或恢复FANUC power mate0数控系统的参数及梯形图。（11）以某一简单轴类零件为对象，编制程序，并进行模拟运行。（12）对设计的机床操作面板进行分析及评价。（13）撰写实验总结并答辩。仪器设备: 1FANUC power mate0数控系统实验操作台 一台2FA
8、NUC AC SERVO MOTOR C12/2000 二台，操作台及伺服电机见图1-1 图1-1 FANUC power mate0数控实验台机伺服电机3计算机一台4有机玻璃板、印刷电路板、电子元件、烙铁，万用表等工具。5.编辑卡及存储卡。实验原理及方法: 一. FANUC power mate0数控实验台简介1.系统特点BEIJING-FANUC Power Mate 0，也称经济型数控系统，控制2轴小型车床用的高可靠性CNC，它可使普通车床经济地实现CNC化。可控制2台性能价格比好的FANUC 系列AC伺服电机。采用了最新的硬件技术，所以小型、紧凑、可靠性高。由于内部装有能进行顺序控制的
9、PMC，可以简化外部强电盘的继电器。具有螺纹切削、恒线速控制、刀尖半径补偿、直径/半径指定等车削特有的功能。此外，为了简便地制作加工程序，还配了用户宏程序功能；提高加工精度地补偿功能。设定显示装置有2种可供选择，画面清晰、操作方便、可显示中文CRT/MDI和性价比好地DPL/MDI。2Power Mate 0的主要硬件（1）CNC模块 （2）电源及伺服放大器模块 （3）CTR显示器（4）MDI小键盘 （5）I/O LINCE 板 （6） 电源变压器 （7）伺服电机 3FANUC power mate0系统的连接 实验台电路原理图如图1-2所示，从图中可看出，380伏三相交流电经交流接触器进入三
10、相电源变压器，得到200伏三相交流电。这是由于日本的用电制度和我们不同所致。主回路中的三相交流电变压后进入伺服放大器，经变频后为伺服电机提供动力。直流回路电源则由开关电源提供。直流24伏进入CNC装置、I/O装置及显示装置。 图1-2 PowerMate0系统连接原理图二PowerMate0系统功能及操作（一）系统的起动及开关步骤对一般的数控系统，都有一个NC和电源模块、伺服模块、主轴模块等的通电顺序，但系统用于设备后，设备厂家在控制电路中已经考虑了这一问题，从硬件上予以保证。因此，在操作设备时，应严格按照操作规程进行，以保证设备的正常运行，及延长设备的寿命。通电顺序通常按照先开交流（AC20
11、0V），后开直流(DC24V)的原则。交流200V通常包括机床所有电源及伺服放大器电源。直流24V通常为CNC电源（含显示装置电源）。断电的顺序则相反，即先关直流，后关交流。这是因为CNC在开启后或关闭前都要对伺服等参数进行扫描，当伺服系统未开或已关都会造成相关参数的丢失。作为系统开发人员，一定要在控制电路中保证这一点。具体操作如下：1外电源接通后，最右边黄色指示灯亮。2按下交流控制按钮（钥匙），交流指示灯亮，电源模块、伺服模块等工作。3按下直流控制按钮，直流指示灯亮，显示器、主板得电启动， MA（机床准给好）、SA（伺服准备好）指示灯以次亮起并听得伺服继电器动作声。表示启动成功。关机步骤则按
12、上述逆操作。（二）系统启动时的信息 对于CNC系统启动的过程，普通操作者也许并不在意，他们更关心的是能否启动，但作为系统的开发及维修人员，却必须注意系统启动时给出的信息，这通常包括插槽的状态显示；各模块的设定显示；软件配置的显示等。（由于powermater0外围设备较少，启动过程很快结束，后续实验用到的0i及21i系统启动过程则较长，观察信息相对要容易些。）系统正常时，进行上述显示后，即转为位置显示画面。如图1-3所示。图1-3 位置显示画面在位置显示画面的下方显示出CNC当前的状态，其内容及所代表的意义如下：机床操作面板的方式选择状态 MEM:自动运转(存储器运转)方式 MDI:手动数据输
13、入方式 EDIT:程序编辑方式 RMT:远程运转方式 JOG:手动连续进给方式 REF:返回参考点方式 INC:增量进给方式或步进方式 HND:手轮进给方式 TJOG:手动进给示教方式 THND: 手轮进给示教方式运转的状态 STRT:自动运转起动状态（正在执行程序的状态） HOLD:自动运转暂停状态（中断了一个程序段而暂停） STOP:自动运转停止状态 *:其他状态（接通电源适合自动运转结束的状态）自动运转的状态 MTN：用程序执行注意动的状态 DWL:用程序执行听到指令的状态 *:其他状态辅助功能的状态 FIN:执行辅助功能时，等待完成信号”FIN”的状态 *:其他状态急停和复位状态 EM
14、G:急停信号作用的状态 RESET:CNC复位状态（复位信号或RESET件作用的状态）报警状态 ALM:显示监测到报警的状态 BAT:电池电压过低（需尽快更换电池） 空白：其他状态时钟显示:时：分：秒程序编辑等的状态 输入：正在通过阅读机/穿孔机接口（RS232接口）输入数据 输出：正在通过阅读机/穿孔机接口（RS232接口）输出数据 SRCH:正在检索程序存储器内的数据 EDIT：正在进行程序的插入、修改等编辑工作 LSK:输入（读取）数据跳过标志（读取到有效信息之间的状态）空白：没有进行编辑工作的状态（三）系统自身的操作系统自身的操作通常在显示器软键及MDI键盘上进行。MDI键盘如图1-4
15、所示。图1-4 MDI键盘通常可进行以下操作：a.位置显示画面的操作b.程序显示画面的操作c.刀具补偿显示画面的操作d.设定显示画面的操作e.系统显示画面的操作f.报警信息显示画面的操作.Fanuc 系统 MDI键盘说明如表1：表1 MDI键盘说明（四）系统对机床的控制系统对机床的控制通常是通过机床操作面板实现的，FANUC系统有专用操作面板产品。许多机床厂家也生产有自己独特风格的面板。不管哪种面板，其操作基本相似，都是在选择操作方式后进行的。FANUCpowermate0数控系统试验操作台的操作面板如图1-5所示。1-液晶显示屏 2-MDI键盘3-交流电压表 4-交流电流表 5-手摇脉冲发生
16、器6-指示灯 7-急停开关8-方式选择开关 9-主轴速率开关 10-手动进给速率开关 11-辅助功能开关图1-5操作面板图操作面板通常由操作模式选择开关、主轴转速倍率开关、进给速度倍率开关、各种辅助功能开关及手轮等组成。 对机床的操作主要有手动操作和自动操作。手动操作有：手动返回参考点、手动连续进给、增量进给、手轮进给等。自动运行有：存储器运行、MDI运行、DNC运行等。使用频率最高的操作是手动连续进给、手轮进给、手动返回参考点、MDI运行、MEM运行五种。分别介绍如下:1手动连续进给操作 （1）操作模式选择开关旋于JOG位置； （2）将进给倍率旋钮选择定于较低位置如10%； （3）在MDI键
17、盘上按下POS键，调出显示位置屏幕。 （4）按下JG+1,X轴向正方向旋转，位置显示画面中的X轴绝对坐标增加。若按JG_1，则X轴向反方向旋转，位置显示画面中的X轴绝对坐标减小（注意：不能同时按下同轴正反两个方向的JG按钮）。 （5）按上述方法也可对Z轴、进行正反方向的操作。2手轮进给操作 当要对各轴进行精确的微量移动操作，如调整主轴ATC（自动刀具交换）操作时的各轴坐标、设定各轴的原点、设定工件坐标系等。手轮进给比手动进给有更好的准确性和可控性。 （1）操作模式选择开关旋于HND位置； （2）.选定手轮进给轴（如HX轴）； （3）选定手轮进给倍率，选择X1档时，旋转一刻度，实际量为1，选择X
18、10档时，旋转一刻度，实际量为10，选择X100档时，旋转一刻度，实际量是100。 （4）在MDI键盘上按下POS键，调出显示位置屏幕。（5）摇动手轮顺时针旋转，位置显示画面中的X轴绝对坐标增加。若手轮向逆时针方向旋转，位置显示画面中的X轴绝对坐标则减小。3手动返回参考点机床每次关机时的坐标位置时不定的，因此，每次开机后运行程序之前，必须进行一次（仅一次）返回参考点操作，以便程序运行的坐标正确。操作方法是：（1） 操作模式选择开关旋于REF位置;（2） 按下JG+1，JG+2，两伺服电机朝正方向运转（3） 搬下DEC1,DEC2开关，伺服电机减速。（4） 搬起DEC1,DEC2开关，电机停止，
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