ZX30加工中心电气系统设计与分析
目录
引言 1
一、ZX30加工中心FANUC系统 CNC控制器的结构与功能 2
二、ZX30加工中心机械部分的组成 4
（一）基础部分 4
（二）主轴部分 4
（三）换刀系统 4
（四）辅助装置 4
三、ZX30加工中心内各个信号的关系 4
（一）CNC MT PMC之间信号 4
（二）I/O模块单元的输入信号类型 6
四、ZX30加工中心中PMC外部电路的控制 7
（一）PMC对机床外部电路的控制 7
（二）冷却系统的控制分析 7
（三）急停信号的作用 10
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
引言
本篇论文是在即将完成我的专科学习生活时完成的，里面包含了我对ZX30加工中心电气系统最直观的认识。在大专的3年学习生活中我收获了很多，让我对精密制造这个行业有了基本的了解，也让我打下了良好的学习基础。相性在以后的工作学习中我能很好的利用在学校所学习的知识，不断的提升自己，在精密制造这一行业发挥自己的光和热。
加工中心的飞速发展是由于现在的生产情况决定的，高速发展的加工中心促进着操作系统的更新，更好的了解操作系统，电气转换对于完美的使用加工中心有着关键性的作用。我的论文主要介绍了ZX30加工中心PMC和NC的内部信号，机床内各个信号的关系，数控机床内部数字信号与机床外部机械动作之间如何转化与协调，还列举了几个在学习中遇到的机床内部信号与机床外部机械动作如何联系的实例以及在学习中遇到的一些实际问题，如何解决问题提升自己的过程。
一、ZX30加工中心CNC结构和功能
在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
ZX30加工中心中CNC控制器主要由CPU、显卡、存储器、数字伺服轴控制卡、内置PMC、显示器、MDI键盘等构成。
（一）CPU
CPU负责整个加工中心系统的运算、控制等。
（二）存储器的组成
1．FLASH ROM FANUC公司的系统软件和机床中的应用软件存放在FLASH ROM中，其中主要包括PMC控制软件、梯形图（PMC应用软件）、图形显示软件、数字伺服软件等，如图1-1所示。
图1-1 FLASH ROM在集成板的位置
2. SRAM 用户数据以及机床厂商数据存放其中。
3. DRAM 是用来缓存数据的，是存储器。
4. 数字伺服轴控制卡 伺服控制中的全数字的运算以及脉宽调制功能采用应用软件来完成，再将数字运算结果送入CNC用来支撑伺服的周围电路，这就是常说的数字伺服轴控制卡，轴卡发出小脉冲（包括X，Y，Z，4，主轴）信号通过COP10A到驱动器的COP10B，再由伺服放大器把小脉冲变成大电压给电机。如图1-2所示。
图1-2轴卡在集成板上
X，Y，Z，4，主轴位置编码器连接线断电后原点丢失。一旦拔下6V电压不能送到编码器中，原点就会丢失，要靠参数1815 重新设原点。主轴的指令线：JA7B，主轴编码器线：JYA2，如图1-3所示。
图1-3编码器连接线
主板 包括CPU电路，I/O LINK，主轴电路，，MDI接口，高速输入信号，闪存卡接口电路等。
PMC的简介
FANUC PMC 称为可编程机床控制器（programmable machine controller）。和常规的PLC相同。而且FANUC公司是将PMC内置的并不需要独立的PMC设备。
内装的PMC软件、接口电路以及外围电路设备（接近开关、电磁阀以及压力开关等）构成了PMC。FANUC专用的I/O总线I/O Link是连接主要控制系统和从属I/O接口设备的高速串行电缆。通过I/O Link可以连接FANUC 系列的伺服驱动模块以供PMC轴使用，用于机床β系列机床强电信号的驱动。 有数据传输速度快，操作简单等优点。CNC与其连接以后，每一个I/O点都会与唯一的输入/输出地址，而操作面板上的开关、按钮、指示器电磁阀等等都与每一个I/O点分别相对应，都是被PMC逻辑程序所控制的。
二、ZX30加工中心数控机床MT的组成
（一）基础部分。
床身、工作台以及立柱等大型工件是一台加工中心的基本组成结构，主要用来承担加工时所受的力以及稳定的作用，所以必须要使用刚度很高的材料制作，是以加工中心大部分的质量都集中在基础部分上。
（二）主轴部分。
主轴箱、主轴电机、主轴以及轴承等部件一起构成了加工中心的主轴部分。PMC控制主轴，可以通过代码完成主轴的转动和关闭。主轴是加工的关键部分，将刀具装夹在主轴上即可参与加工。主轴的质量在所有的加工中心中加工零件时有决定性的作用。
（三）换刀系统。
刀盘、动力机构、换刀手（机械臂）等组成了ZX30加工中心的换刀部分。正常状态下，加工所需要的刀具都存放在刀盘中，刀盘有许多种形式，盘式。链式等等。容量从几把到几百把不等。根据需要用数控系统（PMC）输入程序，由机械臂从刀库中取出装夹到主轴上进行加工。
（四）辅助装置。
润滑系统、冷却系统、排屑系统等组成ZX30加工中心的辅助装置。辅助装置是从外界环境的优化上来帮助加工精度的提升，有效的提高加工中心的加工精度。
三、机床内各个信号的关系
（一）CNC MT PMC之间信号
CNC产生F信号给PMC；PMC产生G信号给CNC。
CNC与PMC全部集成在图3-1CNC控制器中。
图3-1 CNC控制器
面板按钮信号送给PMC为X信号，面板的按钮信号以及各个电磁阀产生的数字信号都通过I/O进入ZX30加工中心FANUC系统中PMC中，去除绝少数的绝对地址信号外，各个信号以及输出地址都是可以通过PMC的操作人员自自主定义以及修改对应含义的。按钮开关量信号送到按钮板，再到I/O Link处理，按钮开关如图3-2所示。
图3-2面板按钮
PMC送给机床的信号称为Y信号，PMC输出的数字信号在PMC内（梯形图）不断的转化形成我们操作工所需要的程序指令，通过PMC的输出接口送到MT。所有的输出信号的意义以及这个信号所对应的输出地址都是可以通过PMC设计人员以及维修人员自己定义和修改的。CNC、PMC、MT（NC）信号转换图，如图3-3所示。
图3-3 内部信号示意图
G 、X、 F、 Y信号都是通过CNC进入PMC寄存器中，所有的G、F信号地址含义是由FANUC官方定义，操作人员只能使用这个信号地址不可以改变信号地址。如加工程序中使用的M、G、S等都是通过译码指令然后送给寄存器。
引言 1
一、ZX30加工中心FANUC系统 CNC控制器的结构与功能 2
二、ZX30加工中心机械部分的组成 4
（一）基础部分 4
（二）主轴部分 4
（三）换刀系统 4
（四）辅助装置 4
三、ZX30加工中心内各个信号的关系 4
（一）CNC MT PMC之间信号 4
（二）I/O模块单元的输入信号类型 6
四、ZX30加工中心中PMC外部电路的控制 7
（一）PMC对机床外部电路的控制 7
（二）冷却系统的控制分析 7
（三）急停信号的作用 10
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
引言
本篇论文是在即将完成我的专科学习生活时完成的，里面包含了我对ZX30加工中心电气系统最直观的认识。在大专的3年学习生活中我收获了很多，让我对精密制造这个行业有了基本的了解，也让我打下了良好的学习基础。相性在以后的工作学习中我能很好的利用在学校所学习的知识，不断的提升自己，在精密制造这一行业发挥自己的光和热。
加工中心的飞速发展是由于现在的生产情况决定的，高速发展的加工中心促进着操作系统的更新，更好的了解操作系统，电气转换对于完美的使用加工中心有着关键性的作用。我的论文主要介绍了ZX30加工中心PMC和NC的内部信号，机床内各个信号的关系，数控机床内部数字信号与机床外部机械动作之间如何转化与协调，还列举了几个在学习中遇到的机床内部信号与机床外部机械动作如何联系的实例以及在学习中遇到的一些实际问题，如何解决问题提升自己的过程。
一、ZX30加工中心CNC结构和功能
在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
ZX30加工中心中CNC控制器主要由CPU、显卡、存储器、数字伺服轴控制卡、内置PMC、显示器、MDI键盘等构成。
（一）CPU
CPU负责整个加工中心系统的运算、控制等。
（二）存储器的组成
1．FLASH ROM FANUC公司的系统软件和机床中的应用软件存放在FLASH ROM中，其中主要包括PMC控制软件、梯形图（PMC应用软件）、图形显示软件、数字伺服软件等，如图1-1所示。
图1-1 FLASH ROM在集成板的位置
2. SRAM 用户数据以及机床厂商数据存放其中。
3. DRAM 是用来缓存数据的，是存储器。
4. 数字伺服轴控制卡 伺服控制中的全数字的运算以及脉宽调制功能采用应用软件来完成，再将数字运算结果送入CNC用来支撑伺服的周围电路，这就是常说的数字伺服轴控制卡，轴卡发出小脉冲（包括X，Y，Z，4，主轴）信号通过COP10A到驱动器的COP10B，再由伺服放大器把小脉冲变成大电压给电机。如图1-2所示。
图1-2轴卡在集成板上
X，Y，Z，4，主轴位置编码器连接线断电后原点丢失。一旦拔下6V电压不能送到编码器中，原点就会丢失，要靠参数1815 重新设原点。主轴的指令线：JA7B，主轴编码器线：JYA2，如图1-3所示。
图1-3编码器连接线
主板 包括CPU电路，I/O LINK，主轴电路，，MDI接口，高速输入信号，闪存卡接口电路等。
PMC的简介
FANUC PMC 称为可编程机床控制器（programmable machine controller）。和常规的PLC相同。而且FANUC公司是将PMC内置的并不需要独立的PMC设备。
内装的PMC软件、接口电路以及外围电路设备（接近开关、电磁阀以及压力开关等）构成了PMC。FANUC专用的I/O总线I/O Link是连接主要控制系统和从属I/O接口设备的高速串行电缆。通过I/O Link可以连接FANUC 系列的伺服驱动模块以供PMC轴使用，用于机床β系列机床强电信号的驱动。 有数据传输速度快，操作简单等优点。CNC与其连接以后，每一个I/O点都会与唯一的输入/输出地址，而操作面板上的开关、按钮、指示器电磁阀等等都与每一个I/O点分别相对应，都是被PMC逻辑程序所控制的。
二、ZX30加工中心数控机床MT的组成
（一）基础部分。
床身、工作台以及立柱等大型工件是一台加工中心的基本组成结构，主要用来承担加工时所受的力以及稳定的作用，所以必须要使用刚度很高的材料制作，是以加工中心大部分的质量都集中在基础部分上。
（二）主轴部分。
主轴箱、主轴电机、主轴以及轴承等部件一起构成了加工中心的主轴部分。PMC控制主轴，可以通过代码完成主轴的转动和关闭。主轴是加工的关键部分，将刀具装夹在主轴上即可参与加工。主轴的质量在所有的加工中心中加工零件时有决定性的作用。
（三）换刀系统。
刀盘、动力机构、换刀手（机械臂）等组成了ZX30加工中心的换刀部分。正常状态下，加工所需要的刀具都存放在刀盘中，刀盘有许多种形式，盘式。链式等等。容量从几把到几百把不等。根据需要用数控系统（PMC）输入程序，由机械臂从刀库中取出装夹到主轴上进行加工。
（四）辅助装置。
润滑系统、冷却系统、排屑系统等组成ZX30加工中心的辅助装置。辅助装置是从外界环境的优化上来帮助加工精度的提升，有效的提高加工中心的加工精度。
三、机床内各个信号的关系
（一）CNC MT PMC之间信号
CNC产生F信号给PMC；PMC产生G信号给CNC。
CNC与PMC全部集成在图3-1CNC控制器中。
图3-1 CNC控制器
面板按钮信号送给PMC为X信号，面板的按钮信号以及各个电磁阀产生的数字信号都通过I/O进入ZX30加工中心FANUC系统中PMC中，去除绝少数的绝对地址信号外，各个信号以及输出地址都是可以通过PMC的操作人员自自主定义以及修改对应含义的。按钮开关量信号送到按钮板，再到I/O Link处理，按钮开关如图3-2所示。
图3-2面板按钮
PMC送给机床的信号称为Y信号，PMC输出的数字信号在PMC内（梯形图）不断的转化形成我们操作工所需要的程序指令，通过PMC的输出接口送到MT。所有的输出信号的意义以及这个信号所对应的输出地址都是可以通过PMC设计人员以及维修人员自己定义和修改的。CNC、PMC、MT（NC）信号转换图，如图3-3所示。
图3-3 内部信号示意图
G 、X、 F、 Y信号都是通过CNC进入PMC寄存器中，所有的G、F信号地址含义是由FANUC官方定义，操作人员只能使用这个信号地址不可以改变信号地址。如加工程序中使用的M、G、S等都是通过译码指令然后送给寄存器。
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