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  根据PLC、CNC和数控机床的关系，可将PLC分为内装型PLC和独立型PLC两类。        1、内装型PLC        内装型PLC从属于CNC装置，PLC与CNC间的信号传送在CNC装置内部实现。PLC与数控机床之间的信号传送则通过CNC输入／输出接口电路实现，如图1所示。　　图1 内装型PLC、 CNC与数控机床的关系        内装型PLC具有以下特点：        （1）内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能，一般是作为一种基本的功能提供给用户。        （2）内装型PLC的性能指标是根据所从属的CNC系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的，其硬件和软件部分是被作为CNC系统的基本功能或附加功能与CNC系统统一设计制造的，PLC所具有的功能针对性强，技术指标较合理、实用，适用于单台数控机床及加工中心等场合。        （3）内装型PLC可与CNC共用CPU，也可单独使用一个CPU；内装型PLC一般单独制成一块附加板，插装到CNC主机中。不单独配备I／O接口，而是使用CNC系统本身的I／O接口；PLC控制部分及部分I／O电路所用电源由CNC装置提供，不另备电源。        （4）采用内装型PLC结构，CNC系统可以具有某些**的控制功能，如梯形图编辑和传送功能等。        2、独立型PLC        独立型PLC是独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。独立型的PLC与数控机床的关系如图2所示。 图2 独立型PLC、 CNC与数控机床的关系        独立型PLC具有以下特点：        （1）独立型PLC本身即是一个完整的计算机系统，具有CPU、程序存贮器、I／O接口通讯接口及电源等。        （2）在数控机床的应用中多采用积木式模块化结构，具有安装方便、功能易于扩展和变更等优点。        （3）输入、输出点数可以通过输入、输出?？榈脑黾趿榛钆渲?，有的还可通过多个远程终端连接器构成有大量输入、输出点的网络，以实现大范围的集中控制。

我国数控机床已突破关键核心技术，形成一批标志性产品。在航空领域，自主研制了800MN大型模锻压机、120MN铝合金板张力拉伸机等重型锻压设备，填补了国内航空领域大型关键件整体成形技术空白，为军机跨代发展和大飞机研制提供了强有力的保障。其中，800MN大型模锻压机已实现30余种航空领域钛合金关键件整体成形，120MN级铝合金宽厚板张力拉伸机生产出的高品质铝合金厚板已应用于飞机机翼等主承力结构零部件，摆脱了我国大飞机铝合金厚板完全依赖进口的困境。　　在汽车制造领域，大型快速**数控全自动冲压生产线在与世界**企业的国际竞标中，赢得美国汽车本土工厂生产线的批量订单，得到了国际同行的认可和尊重。目前，汽车覆盖件冲压线国内市场占有率超过70%，全球市场占有率已超过30%，有力地推动了国产汽车装备自主化。　　在发电设备领域，3.6万吨黑色垂直金属挤压机实现了1000MW超超临界火电机组所用的国产高端耐热钢大口径厚壁无缝钢管自主化生产;大型开合式热处理设备生产出亚洲**的核电整锻转子锻件，形成了大型转子的批量化生产能力;为三代核电核岛和常规岛设备研制的超重型数控立式车铣复合加工机床、数控重型桥式龙门五轴联动车铣复合机床、超重型数控落地铣镗床、超重型数控卧式镗车床、专用数控轴向轮槽铣床等，解决了核电压力容器和吊篮、热交换器、汽轮机缸体、发电机转子等加工难题，已在多台核电装备上装机应用?！　∈紫?，中高档装备水平迅速提升。目前，大型汽车覆盖件自动冲压线等10多类设备已达到国际＊＊水平，完全可实现进口替代。高速龙门五轴加工中心等20多类产品基本达到国际先进水平，具备替代进口产品的水平。精密卧式加工中心形成具有自主知识产权的和柔性制造系统核心技术。高速、复合等高档数控加工中心已完成阶段性研发，但在功能性能、可靠性方面与国际先进水平还存在一定差距。　　其次，数控系统梯次前移。我国在中高档数控系统研究开发方面取得了长足的进步，2010年以来，已累计在航空航天、能源、船舶、汽车等重点领域实现了3.5万余台国产中高档数控系统配套应用，实现了进口替代。多通道、多轴联动等高性能数控系统系列产品打破国外技术垄断，主要技术指标已基本达到国际主流高档数控系统的水平，实现了为多种高速、精密数控机床配套。高档数控系统在重点军工企业实现小批量应用。开发的标准型数控系统实现了批量生产，国内市场占有率从10%提高到25%。形成了数家产业化生产基地，其中广州数控设备有限公司已形成年产各类数控系统10万台的生产能力，产量位居世界第二。　　我国数控系统已初步具备与国外同类产品的竞争能力，并实现了数控系统批量出口，2010——2014年累计出口各类数控系统9600余套，其中五轴联动数控系统近700套。**，功能部件产品质量水平稳步提高，品种系列不断完善。国产功能部件已实现与机床主机的批量配套;工具产品已经基本具备为汽车行业提供现代切削工具的能力。数控系统、功能部件和工具与数控机床主机的应用示范和批量配套，有助于形成完整的产业链，推动机床产业的结构调整。

机床具有的系统性的机械相关偏差，可以被系统记录，但由于存在温度或机械负载等环境因素，在后续使用过程中，偏差仍然可能出现或增加。在这些情况下，SINUMERIK可以提供不同的补偿功能。使用实际位置编码器（如光栅）或额外的传感器（如激光干涉仪等）获得的测量值来补偿偏差，从而获得更佳的加工效果。本期给大家介绍一下SINUMERIK常见的补偿功能，“CYCLE996 运动测量”等实用的SINUMERIK测量循环可在机床的持续监控与维护过程中为*终用户提供全面支持。反向间隙补偿在机床移动部件和其驱动部件，如滚珠丝杠，之间进行力的传递时会产生间断或者延迟，因为完全没有间隙的机械结构会显著增加机床的磨损，而且从工艺上讲也是难以实现的?；导湎兜贾轮?主轴的运动路径与间接测量系统的测量值之间存在偏差。这意味着一旦方向改变，轴将移动得过远或过近，这取决于间隙的大小。工作台及其相关编码器也会受到影响：如果编码器位置＊＊工作台，它提前到达指令位置这意味着机床实际移动的距离缩短了。在机床运行，通过在相应轴上使用反向间隙补偿功能，在换向时，以前记录的偏差将自动激活，将以前记录的偏差叠加到实际位置值上。丝杠螺距误差补偿CNC控制系统中间接测量的测量原理基于这样一个假设：即滚珠丝杠的螺距在有效行程内保持不变，因此在理论上，可以根据驱动电机的运动信息位置推导出直线轴的实际位置。但是，滚珠丝杠的制造误差会导致测量系统产生偏差（又称丝杠螺距误差）。测量偏差（取决于所用测量系统）与测量系统在机床上的安装误差（又称为测量系统误差）可能进一步加剧此问题。为了补偿这两种误差，使可使用一套独立的测量系统（激光测量）测量CNC机床的自然误差曲线，然后，将所需补偿值保存在CNC系统中进行补偿。摩擦补偿（象限误差补偿）和动态摩擦补偿象限误差补偿（又称为摩擦补偿）适合上述所有情况，以便在加工圆形轮廓时大幅提高轮廓精度。原因如下：在象限转换中，一个轴以**进给速度移动，另一轴则静止不动。因此，两轴的不同摩擦行为可能导致轮廓误差。象限误差补偿可有效地减小此误差并确保出色的加工效果。补偿脉冲的密度可以根据与加速度相关的特征曲线设置，而该特征曲线可通过圆度测试来确定和参数化。在圆度测试中，圆形轮廓的实际位置和编程半径的偏差（尤其在换向时）被量化的记录下来，并通过图形化显示在人机界面上。在新版本的系统软件上，集成的动态摩擦补偿功能能够根据机床不同转速下的摩擦行为进行动态补偿，减小实际加工轮廓误差，实现更高的控制精度。垂度和角度误差补偿如果各机床单个部件的重量会导致活动部件位移和倾斜，则需要进行垂度补偿，因为它会导致相关机床部分（包括导向系统）下垂。角度误差补偿则用于当移动轴没有以正确的角度互相对齐时（例如，垂直）。随着零点位置的偏移不断增加，位置误差也增加。这两种误差均由机床的自重，或者刀具和工件重量所导致。在调试时测得的补偿值被定量后按照相应的位置以某种形式，如补偿表，存储在SINUMERIK中。在机床运行时，相关轴的位置根据存储点的补偿值进行插补。对于每次连续路径移动，均存在基本轴与补偿轴。温度补偿热量可能导致机床各部分膨胀。膨胀范围取决于各机床部分的温度、导热率等。不同温度可能导致各轴的实际位置发生变化，这会对加工中的工件精度产生负面影响。这些实际值变化可以通过温度补偿抵消。各轴在不同温度的误差曲线均可定义。为了始终正确补偿热胀，必须通过功能块不断从PLC向CNC控制系统重新传递温度补偿值、参考位置和线性梯度角参数。意外参数的变化会由控制系统自动消除，从而避免机床过载并激活监控功能。空间误差补偿系统（VCS）回转轴的位置、它们的相互补偿以及刀具定向误差，可能导致转头和回转头等部件出现系统性几何误差。此外，每个机床中进给轴的导向系统将出现小误差。对于线性轴，这些误差为线性位置误差；水平和垂直直线度误差；对于旋转轴，会产生俯仰角、偏航角和翻滚角误差。将机床组件相互对齐时，可能出现其他误差。例如，垂直误差。在三轴机床中，这意味着在刀尖上可能会产生21项个几何误差：每个线性轴六个误差类型乘以三个轴，再加三个角度误差。这些偏差共同作用形成总误差，又称为空间误差?？占湮蟛蠲枋隽耸导驶驳牡毒咧械悖═CP）位置与理想无误差机床的刀具中点位置的偏差。SINUMERIK解决方案合作伙伴能够借助激光测量设备确定空间误差。仅测量单个位置的误差是远远不够的，必须测量整个加工空间内的所有机床误差。通常需要记录所有位置的测量值并绘成曲线，因为各误差大小取决于相关进给轴的位置与测量位置。例如，当y轴与z轴处于不同位置时，导致x轴产生的偏差会不同——即使在x轴的几乎同一位置也会出现误差。借助“CYCLE996 –运动测量”，只需几分钟即可确定回转轴误差。这意味着，可以不断检查机床的准确性，如果需要，即使在生产中，也可以校正准确性。偏差补偿（动态前馈控制）偏差指在机床轴运动时位置控制器与标准的偏差。轴偏差为机床轴的目标位置与其实际位置的差值。偏差导致与速度相关的不必要轮廓误差，尤其在轮廓曲率变化时，如圆形、方形轮廓等。凭借零件程序中的NC**语言命令FFWON，在沿路径移动时，可以将与速度相关的偏差减为零。通过前馈控制提高路径精度，从而获得更好的加工效果。FFWON: 启动前馈控制的命令FFWOF: 关闭前馈控制的命令电子配重补偿在极端情况下，为了防止轴下垂而对机床、刀具或工件造成损坏，可以激活电子配重功能。在没有机械或液压配重的负载轴中，一旦松开制动器，垂直轴会意外下垂。在激活电子配重后，可以补偿意外的轴下垂。在松开制动器后，靠恒定的平衡扭矩来保持下垂轴的位置。

数控机床是一种技术含量很高的机电仪一体化的机床，用户买到一台数控机床后，是否正确的安全地开机，调试是很关键的一步。这一步的正确与否在很大程序上决定了这台数控机床能否发挥正常的经济效率以及它本身的使用寿命，这对数控机床的生产厂和用户厂都是事关重大的课题。数控机床开机，调试应按下列的步骤进行。1　通电前的外观检查机床电器检查　打开机床电控箱，检查继电器，接触器，熔断器，伺服电机速度，控制单元插座，主轴电机速度控制单元插座等有无松动，如有松动应恢复正常状态，有锁紧机构的接插件一定要锁紧，有转接盒的机床一定要检查转接盒上的插座，接线有无松动，有锁紧机构的一定要锁紧。 CNC电箱检查　打开CNC电箱门，检查各类接口插座，伺服电机反馈线插座，主轴脉冲发生器插座，手摇脉冲发生器插座，CRT插座等，如有松动要重新插好，有锁紧机构的一定要锁紧。按照说明书检查各个印刷线路板上的短路端子的设置情况，一定要符合机床生产厂设定的状态，确实有误的应重新设置，一般情况下无需重新设置，但用户一定要对短路端子的设置状态做好原始记录。接线质量检查　检查所有的接线端子。包括强弱电部分在装配时机床生产厂自行接线的端子及各电机电源线的接线端子，每个端子都要用旋具紧固一次，直到用旋具拧不动为止，各电机插座一定要拧紧。电磁阀检查　所有电磁阀都要用手推动数次，以防止长时间不通电造成的动作不良，如发现异常，应作好记录，以备通电后确认修理或更换。 限位开关检查　检查所有限位开关动作的灵活及固定性是否牢固，发现动作不良或固定不牢的应立即处理。按钮及开关检查　操作面板上按钮及开关检查，检查操作面板上所有按钮，开关，指示灯的接线，发现有误应立即处理，检查CRT单元上的插座及接线。 地线检查　要求有良好的地线，测量机床地线，接地电阻不能大于1Ω。电源相序检查　用相序表检查输入电源的相序，确认输入电源的相序与机床上各处标定的电源相序应**一致。有二次接线的设备，如电源变压器等，必须确认二次接线的相序的一致性。要保证各处相序的**正确。此时应测量电源电压，做好记录。2　机床总电压的接通接通机床总电源，检查CNC电箱，主轴电机冷却风扇，机床电器箱冷却风扇的转向是否正确，润滑，液压等处的油标志指示以及机床照明灯是否正常，各熔断器有无损坏，如有异常应立即停电检修，无异?？梢约绦?。测量强电各部分的电压特别是供CNC及伺服单元用的电源变压器的初次级电压，并作好记录。 观察有无漏油，特别是供转塔转位、卡紧，主轴换档的以及卡盘卡紧等处的液压缸和电磁阀。如有漏油应立即停电修理或更换。3　CNC电箱通电按CNC电源通电按扭，接通CNC电源，观察CRT显示，直到出现正常画面为止。如果出现ALARM显示，应该寻找故障并排除，此时应重新送电检查。打开CNC电源，根据有关资料上给出的测试端子的位置测量各级电压，有偏差的应调整到给定值，并作好记录。 将状态开关置于适当的位置，如日本FANUC系统应放置在MDI状态，选择到参数页面。逐条逐位地核对参数，这些参数应与随机所带参数表符合。如发现有不一致的参数，应搞清各个参数的意义后再决定是否修改，如齿隙补偿的数值可能与参数表不一致，这在进行实际加工后可随时进行修改。将状态选择开关放置在JOG位置，将点动速度放在**档，分别进行各坐标正反方向的点动操作，同时用手按与点动方向相对应的超程?；た?，验证其?；ぷ饔玫目煽啃?，然后，再进行慢速的超程试验，验证超程撞块安装的正确性。将状态开关置于回零位置，完成回零操作，参考点返回的动作不完成就不能进行其它操作。因此遇此情况应首先进行本项操作，然后再进行第4项操作。 将状态开关置于JOG位置或MDI位置，进行手动变档试验，验证后将主轴调速开关放在**位置，进行各档的主轴正反转试验，观察主轴运转的情况和速度显示的正确性，然后再逐渐升速到**转速，观察主轴运转的稳定性。进行手动导轨润滑试验，使导轨有良好的润滑。 逐渐变化快移超调开关和进给倍率开关，随意点动刀架，观察速度变化的正确性。4　MDI试验测量主轴实际转速　将机床锁住开关放在接通位置，用手动数据输入指令，进行主轴任意变档，变速试验，测量主轴实际转速，并观察主轴速度显示值，调整其误差应限定在5％之内。 进行转塔或刀座的选刀试验　其目的是检查刀座或正、反转和定位精度的正确性。 功能试验　根据定货的情况不同，功能也不同，可根据具体情况对各个功能进行试验。为防止意外情况发生，**先将机床锁住进行试验，然后再放开机床进行试验。 EDIT功能试验　将状态选择开关置于EDIT位置，自行编制一简单程序，尽可能多地包括各种功能指令和辅助功能指令，移动尺寸以机床**行程为限，同时进行程序的增加，删除和修改。 自动状态试验　将机床锁住，用编制的程序进行空运转试验，验证程序的正确性，然后放开机床，分别将进给倍率开关，快速超调开关，主轴速度超调开关进行多种变化，使机床在上述各开关的多种变化的情况下进行充分地运行，后将各超调开关置于100％处，使机床充分运行，观察整机的工作情况是否正常。

数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、**能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。数控车床主要加工轴类零件和法兰类零件，使用四脚卡盘和专用夹具也能加工出复杂的零件。装在数控车床上的工件随同主轴一起作回转运动，数控车床的刀架在X轴和Z轴组成的平面内运动，主要加工回转零件的端面、内孔和外圆。由于数控车床配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。1. 米制与英制编程数控车床使用的长度单位量纲有米制和英制两种，由专用的指令代码设定长度单位量纲，如FANUC-0TC系统用G20表示使用英制单位量纲，G21表示使用米制单位量纲。 2. 直径与半径编程数控车床有直径编程和半径编程两种方法， 前一种方法把X坐标值表示为回转零件的直径值，称为直径编程，由于图纸上都用直径表示零件的回转尺寸，用这种方法编程比较方便，X坐标值与回转零件直径尺寸保持一致，不需要尺寸换算。另一种方法把X坐标值表示为回转零件的半径值，称为半径编程，这种表示方法符合直角坐标系的表示方法?？悸鞘褂蒙戏奖悖捎弥本侗喑痰姆椒ň佣嗍?. 车床的前置刀架与后置刀架数控车床刀架布置有两种形式：前置刀架和后置刀架。如图3-1-1所示，前置刀架位于Z轴的前面，与传统卧式车床刀架的布置形式一样，刀架导轨为水平导轨，使用四工位电动刀架；后置刀架位于Z轴的后面，刀架的导轨位置与正平面倾斜，这样的结构形式便于观察刀具的切削过程、切屑容易排除、后置空间大，可以设计更多工位的刀架，一般全功能的数控车床都设计为后置刀架。4. M指令功能有效性  M指令功能有效性指在同一程序段中M指令功能与其它指令功能有效的顺序，与指令在程序段中排列次序无关。有的M指令功能在其它指令功能执行前有效，如M03与G01指令；有的M指令功能在其它指令功能执行后有效，如G00与M02指令。 5. 数控机床的初始状态所谓数控机床的初始状态指数控机床通电后具有的状态，也称为数控系统内部默认的状态，一般设定**坐标方式编程、使用米制长度单位量纲、取消刀具补偿、主轴和切削液泵停止工作等状态作为数控机床的初始状态。

基于精密平面磨床的工作性质和加工精度要求，对电力拖动控制方案提出如下要求： 　　(1)精密平面磨床是一种精密加工机床，为了保证其加工精度要求，机床运行时要求平稳。工作台往复运动在换向时要求惯性要小，无冲击力，因此，工作台的往复运动采用液压传动。由电动机拖动液压泵，供应压力油，通过液压传动装置实现工作台的纵向进给运动，并通过工作台上的撞块操纵床身上的液压换向阀(开关)，改变压力油的流向，实现 工作台的换向和自动往复运动。 　　(2)为了简化磨床的机械传动机构，采用多电动机单独拖动。精密平面磨床采用三台电动机拖动，砂轮的旋转运动由装入式电动机直接拖动。液压泵由液压泵电动机拖动，经液压传动装置完成工作台的往复(纵向进给)运动，砂轮架的横向进给运动，砂轮架的快速横向移动以及工作台导轨的润滑等。拖动冷却泵的电动机为磨削加工提供冷却液。 　　(3)为了提高磨削质量，要求砂轮有较高转速，通常采用两极(理想空载转速为3000r/min频率为50Hz)的笼型异步电动机拖动。为了提高调整运转的砂轮主轴的风度，采用装入式电动机拖动，电动机与砂轮主轴同轴，从而提高了磨床的加工精度。 　　(4)平面磨削加工中，由于磨削温度高，为减少工件的热变形，必须使工件得到充分的冷却，同时冷却液能冲走磨屑和砂粒，以保证磨削精度。 　　(5)精密平面磨床常用电磁吸盘，利用电磁吸力很方便地安装和加工小工件，且工件在加工过程中由于发热变形，电磁吸盘允许工件有自由伸缩余地，从而保证加工精度。 　　为了满足上述电力拖动控制方案的要求，对精密平面磨床的电力拖动控制系统提出以下几点要求： 　　(1)砂轮、液压泵、冷却泵三台电动机都只要求单方向旋转。 　　(2)冷却泵电动机应随砂轮电动机的开动而开动，若加工中不需要冷却液时，可单独断开冷却泵电动机。 　　(3)在正常加工中，若电磁吸盘吸力不足或消失时，砂轮电动机与液压泵电动机应立即停止工作，以防止工件被砂轮切身力打飞而发生人身和设备事故。不加工时，即电磁吸盘不工作的情况下，允许砂轮电动机与液压泵电动机开支，机床作调整运动。 　　(4)电磁吸盘励磁线圈具有吸牢工件的正向励磁、松开工件的断开励磁、以及为抵消剩磁便于取下工件的反励磁控制环节。 　　(5)具有完善的?；せ方?。各电路的短路保护，各电动机的长期过载?；?，零压、欠压?；?，电磁吸力不足的欠电流?；?，以及线圈断开时产生高电压，而危及电路中其它电器设备的过压保护等等。 　　(6)机床照明电路与工件去磁的控制环节。