优质毕业设计数控机床程序功能开关PMC控制及常见故障分析.doc

目录 摘要2第一章、绪论3第二章、数控机床操作面板42.1CRT/MDI面板(CRTMDI面板由CRT显示器和MDI键盘组成)42.2操作面板说明7第三章、加工程序功效开关pmc控制133.1功效开关作用和相关信号133.2 功效开关pmc控制16第四章、数控机床操作中常见故障及诊疗方法204.1机床手动和自动操作均无法实施204.2机床手动(JOG)或手脉（MPG）不正常而自动正常214.3自动操作无效而手动操作有效22总结25参考文件26致谢 27 摘要数控机床操作面板关键由操作模式开关、主轴转速倍率调整旋钮、进给速度调整旋钮、多种辅助功效选择开关、手轮、多种指示灯等组成。所以在数控机床中,手动操作面板总是必不可少, 其特点是:(1)有些输入量是互斥,不许可误操作,由机械互锁关系来确保要求;(2)允很多个状态同时输入并可靠地做出对应反应;(3)能对设备目前状态进行必需提醒,如使用信号灯、发光二级管或液晶显示器。关键词：数控机床；操作面板； 开关第一章 绪论数控机床控制技术是集机械制造技术、自动化技术、传感检测技术、信息处理技术及电液一体化技术于一体现代制造技术，但因为数控机床中有大量开关量信号需要处理, 数控机床开关量信号处理也是相当关键，当开关量信号数量较多时,可采取控制面板来集中处理多种开关量信号。数控机床是一个价格昂贵精密设备，在日常工作中常常出现故障，这影响到我们加工出来工件精度和工件是否合格！所以，对于机床维修和维护是很关键！科学技术发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性要求，而且产品更新换代也在加紧，这对机床设备不仅提出了精度和效率要求，而且也对其提出了通用性和灵活性要求。数控机床就是针对这种要求而产生一个新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化经典产品。它本身又是机电一体化关键组成部分，是现代机床技术水平关键标志。数控机床表现了目前世界机床技术进步主流，是衡量机械制造工艺水平关键指标，在柔性生产和计算机集成制造等优异制造技术中起着关键基础关键作用。所以，怎样愈加好使用数控机床是一个很关键问题。因为数控机床是一个价格昂贵精密设备，所以，其维护更是不容忽略。 本文关键讲述是对数控机床发展史及研究情况和结果，我将以学校数控机床FANUC 0i-mate数控系统，对其数控机床加工程序功效开关及操作面板控制步骤进行分析，并以数控机床加工程序功效开关PMC控制基础原理，分析了乒乓控制程序编写和说明。和数控机床操作中和加工程序功效开关相关常见进行分析。第二章 数控机床操作面板数控车床类型和数控系统种类很多，和各生产厂家设计操作面板也不尽相同，但操作面板中多种旋钮、按钮和键盘上键基础功效和使用方法基础相同。本章经过数控车床型号-077，以选择FANUCOi系统为例，介绍数控车床操作。2.1CRT/MDI面板(CRTMDI面板由CRT显示器和MDI键盘组成) 图1是上海第二机床厂生产-077数控卧式车床操作面板，上半部分是弱电操作面板，直接和数控系统连接和通讯，称其为CRT/MDI面板（图2）；下半部分是强电操作面板，经过面板上按扭和开关直接控制机床工作，又称其为机械操作面板（图3）。 图2-1-1数控车床操作面板图2-1-2CRTMDI面板 图2-1-3机械操作面板（1）主功效键CRTMDI面板上键盘各主功效键功效见表1。表1主功效键功效键名称功能说明RESET复位键按下此键，复位CNC系统。包含取消报警、主轴故障复位、中途退出自动操作循环和中途退出输入、输出过程等。CURSOR光标移动键移动光标至编辑处PAGE页面转换键CRT画面向前变换页面CRT画面向后变换页面地址和数字键按下这些键，输入字母、数字和其它字符POS位置显示键在CRT上显示机床现在位置PRGRM程序键在编辑方法，编辑和显示内存中程序在MDI方法，输入和显示MDI数据在自动方法，指令值显示MENUOFFSET偏置值设定和显示DGNOSPARAM自诊疗参数键参数设定和显示，诊疗数据显示OPRALARM报警号显示键报警号显示及软件操作面板设定和显示AUXGRAPH图形显示键图形显示功效INPUT输入键用于参数或偏置值输入；开启I/O设备输入；MDI方法下指令数据输入OUTPTSTART输出开启键输出程序到I/O设备ALTER修改键修改存放器中程序字符或符号INSRT插入键在光标后插入字符或符号CAN取消键取消已键入缓冲器字符或符号DELET删除键删除存放器中程序字符或符号（2)子功效键CRT显示器下有五个子功效键，和显示器屏幕内下方五个软键位置相互对应，随主功效状态不一样，对应软键有不一样含义，故称其为主功效状态下子功效键。 2.2 机械操作面板 （1)面板指示灯 这些指示灯（图1）分别表示电源指示灯、报警指示灯、刀具定位指示灯、卡盘夹紧指示灯、X轴回参考点指示灯、Z轴回参考点指示灯、低排挡指示灯和高排挡指示灯。 图2-2-1面板指示灯（2)操作方法选择开关 经过选择开关选择回参考点（HOME）、示教（TEACHINJOG）、手动（JOG）、单步进给（STEP）、手动数据输入（MDI）、自动循环（AUTO）和程序编辑（EDIT）七种操作方法。 图2-2-2操作方法选择开关（3)倍率开关 图3分别表示进给倍率修调旋钮、主轴倍率修调旋钮和快速进给倍率修调旋钮，用这些旋钮分别调整切削进给速度、主轴转速和快速进给速度。 图2-2-3倍率修调旋钮（4)单步进给选择开关（图4） 单步增量进给选择开关有四档：1、10、100和1000。经过单步增量进给选择开关设定增量进给值后，每按一次手动进给按钮，刀具移动距离为增量进给选择开关指定增量进给值（步距当量）。 图2-2-4增量进给选择开关 （5)工作模式选择开关 图5为数控车床选择开关，经过工作模式选择开关设定程序运行方法、机床辅助设备工作状态，其功效见表2。 图2-2-5选择开关表2选择开关功效表名称功能单段开关处于ON状态下，每按一次循环开启按钮，则实施一段程序段机床锁定开关处于ON状态下，机床运动指令锁住，机床不能运动跳步开关处于ON状态下，跳过记号程序段M01开关处于ON状态下，实施M01指令，程序运行暂停中心架夹紧开关处于ON状态下，中心架手动夹紧排屑器正转开关处于ON状态下，排屑器按正转方向运转排屑器反转开关处于ON状态下，排屑器按反转方向运转卡盘夹紧开关向右，外圆夹紧；开关向左，内圆夹紧倒屑开关处于ON状态下，倒屑（6)选择按扭 图6为数控车床选择按钮，这些选择按钮作用是控制程序运行、尾架夹紧和松开、手动换刀和排除超程故障。其功效见表3。 图2-2-6选择按扭表3选择按钮功效表名称功能机床开启按钮按下此按钮，机床液压系统开启，机床处于工作状态。二次限位释放按钮此按钮在机床超程报警时起作用。按下此按钮，机床超程报警消失，再进行正常手动操作，待刀架退到正常工作区域内后释放此按钮。尾座手动夹紧、松开按钮该按钮交替按下即为尾座手动夹紧和放松，尾座夹紧时，按钮指示灯亮，该按钮在自动方法时无作用。手动换刀按扭按下此按钮，刀架转过一个工位。程序锁定按钮该锁定按钮有效时，才能进行程序编辑及存贮自动循环按钮在自动方法时按下该按钮，机床进入自动循环状态，此时按钮指示灯亮，同时进给保持按钮指示灯熄灭；在MDI方法下按下此按钮，机床实施被编制指令。进给保持按钮在运行期间，按下此按钮，按钮指示灯亮而循环开启按钮灯灭，此时进给立即停止或实施完M、S、T指令后停止进给。（7)手动进给按钮 图7所表示，四个方向键分别控制刀架纵向和横向运动，同时按中间键和方向键，则控制刀架快速运动。 图2-2-7手动进给按钮（8)主轴操作按扭（图8） 1）主轴手动增速按钮（“”标识按钮）主轴手动增速按钮功效是每按一次主轴手动增速 按钮，主轴转速向上增大一档，主轴转速为30，50，100，300，500，700，1000rpm七档。 2）主轴手动减速按扭（“”标识按钮）主轴手动减速按扭功效是每按一次主轴手动减速 按钮，主轴转速向下减小一档，主轴转速为1000，700，500，300，100，50，30rpm七档。 3）其它按钮其它按钮分别为主轴点动、主轴正转、主轴停和主轴反转按扭。 图2-2-8主轴操作按扭第三章 数控加工程序功效开关PMC控制3.1数控机床加工程序功效开关作用及相关信号(1)机床锁住在自动运行状态下，按下机床操作面板上机床锁住开关，实施循环起动时，刀具不移动，不过显示器上每个轴运动位移在改变，就像刀具在运动一样。系统有两种类型机床锁住：全部轴锁住(停止全部轴运动)和指定轴锁住(如立式数控铣床或立式加工中心是Z轴锁住)。在机床锁住状态下，能够实施M、S、T和G指令。FANUC-OC/OD系统机床全部轴锁住信号（MLK）为G117.1，机床每个轴锁住信号（MLK1-MLK4）为G128.0、G128.1、G128.2、G128.3。机床全部轴锁住状态信号（MMLK）为F176.6。FANUC-Oi系统机床全部轴锁住信号(MLK)为G44.1，机床每个轴锁住信号(MLKl-MLK4)为G108.0、G108.1、G108.2、G108.3。机床全部轴锁住状态信号(MMLK)为F4.1。(2)程序辅助功效锁住程序运行时，严禁实施M、S、T指令。通常和机床锁住功效一起使用，用于检验程序是否编制正确。M00、M01、M02、M30、M98和M99指令即使在辅助功效锁住状态下也能实施。FANUC-OC/OD系统辅助功效锁住信号（AFL）为G103.7，FANUC-Oi系统辅助功效锁住信号(AFL)为G5.6。(3)程序空运转在自动运行状态下，按下机床操作面板上空运行开关，刀具按参数(各轴快移速度)中指定速度移动，而和程序中指定进给速度无关。快速移动倍率开关也能够用来更改机床移动速度。该功效用来在机床不装工件时检验刀具运动，或经过坐标值偏移功效(车床是X轴坐标值偏移、数控立式铣床或立式加工中心是Z轴坐标值偏移)来检验刀具运动。FANUC-OC/OD系统程序空运转信号（DRN）为G118.7，程序空运转状态信号为（MDRN）为F176.7。FANUC-Oi系统程序空运转信号(DRN)为G46.7，程序空运转状态信号（MDRN）为F4.7。(4)程序单段运行按下单程序段方法开关进入单程序段工作方法。在单程序段方法中按下循环起动按钮,刀具在实施完一段程序后停止。经过单段方法一段一段地实施程序，可仔细检验程序。FANUC-OC/OD系统程序单段信号（SBK）为G116.1，程序单段状态信号（MSBK）为176.5。FANUC-Oi系统程序单段信号(SBK)为G46.1，程序单段状态信号(MSBK)为F4.3。(5)程序再开启运行该功效用于加工中刀具出现断裂或公休后重新开启程序。程序重新开启有两种方法：P型和Q型(由系统参数设定)。P型操作能够在任意地方重新起动，这种方法用于刀具破坏重新起动；Q型操作时，重新起动之前刀具必需移动到程序起始点(加工起始点)。FANUC-OC/OD系统程序在开启信号（SRN）为G130.0，程序在开启状态信号（SRNMV）为F188.4。FANUC-Oi系统程序再开启信号(SRN)为G6.0，程序再开启状态信号(SRNMV)F2.4。(6)程序段跳过在自动运行状态下，当操作面板上程序段选择跳过开关接通时，有斜杠()程序段将被忽略。FANUC-OC/OD系统程序段跳过信号（BDT1）为G116.0，程序段跳过状态信号（MBDT1）为F176.4。FANUC-Oi系统程序段跳过信号（BDT1）为G44.0，程序段跳过状态信号（MBDT1）为F4.0。(7)程序选择停在自动运行时，当加工程序实施到M01指令程序段后也会停止。这个代码仅在操作面板上选择停止开关处于通状态时有效。(8)程序循环开启运行在存放器方法(MEM)、DNC运行方法(RMT)或手动数据输入方法(MDI)下，若按下循环开启开关，则CNC进入自动运行状态并开始运行，同时机床上循环起动灯点亮。系统循环开启信号为下降沿触发(信号ST从1变0)。FANUC-OC/OD系统程序循环开启信号ST为G120.2，循环开启状态信号（STL）为F148.5。FANUC-16/18/21/OiA系统和FANUC-Oi系统循环起动信号(ST)为G7.2，循环起动状态信号(STL)为F0.5。(9)程序进给暂停自动运行期间按下进给暂停开关时，CNC进入暂停状态而且停止运行。同时，循环起动灯灭。如再重新起动自动运行时，需按下循环起动按钮开关。FANUC-OC/OD系统进给暂停信号（*SP）为G121.5,进给暂停状态信号（SPL）为F148.4。FANUC-Oi系统进给暂停信号(*SP)为G8.5，进给暂停状态信号(SPL)为F0.4。数控机床操作面板上加工程序功效开关图3-1-1所表示。 图3-1-13.2 数控机床加工程序功效开关PMC控制 1数控机床加工程序功效开关PMC控制以数控铣床为例，说明操作面板加工程序功效开关PMC控制。在该机床上，程序循环起动按钮输入地址为X6.1，程序循环起动指示灯输出地址为Y6.1。程序进给保持按钮输入地址为X6.0，程序进给保持指示灯输出地址为Y6.0。机床锁住按钮输入地址为X5.1，机床锁住指示灯输出地址为Y5.1。程序单段按钮输入地址为X4.4，程序单段指示灯输出地址为Y4.4。程序段跳过按钮输入地址为X4.5，程序段跳过指示灯输出地址为Y4.5。程序再起动按钮输入地址为X50，程序再起动指示灯输出地址为Y50。程序空运行按钮输入地址为X5.2，程序空运行指示灯输出地址为Y5.2。程序辅助功效锁住按钮输入地址为X5.3，程序辅助功效锁住指示灯输出地址为Y5.3。程序选择停按钮输入地址为X4.6，程序选择停指示灯输出地址为Y4.6。图3-2-1所表示。 图3-2-1图3-2-2 中，循环起动按钮开关按下(X6.1为1)时，系统循环起动信号G7.2为1，当松开循环起动按钮(X6.0为0)时，系统循环起动信号由1变成0(信号下降沿)，系统实施自动加工，同时系统循环起动状态信号F0.5变为1。程序自动运行中，按下进给暂停按钮 图3-2-2(X6.0常闭点断开)，系统进给暂停信号G8.5变为0，程序停止运行，同时系统进给暂停状态信号F0.4为1，当系统暂停状态信号为1时，系统循环起动状态信号为0。机床锁住、程序单段、程序段跳过、程序再起动、程序空运行、辅助功效锁住及程序选择停功效开关PMC控制逻辑关系是相同，只是信号地址不一样。下面以机床锁住功效开关为例，分析程序功效开关PMC具体控制过程。当机床锁住功效开关X5.1按下，经过继电器R200.0和R200.1取得一个扫描周期脉冲信号(R200.0)，继电器R2000常开点闭合，机床锁住信号G44.1和机床锁住状态指示灯Y5.1为1并自保(松开机床锁住按钮时信号维持1不变)。当再次按下机床锁住按钮时，经过继电器R200.0常闭点拉断机床锁住状态信号G44.1自保回路，机床解除轴锁住状态，松开按钮后，机床锁住状态信号G44.1保持不变，仍然维持0状态。 2乒乓控制功效实现 程序起动按钮输入地址为X11.2，程序起动指示灯输出地址为Y0.1。 图3-3-1 图3-3-1中，起动按钮开关按下（X11.2为1）时，系统信号灯亮（Y0.1为1 ）。当松开开关按钮（X11.2为0）时，系统指示灯不灭。当在按下开关按钮（X11.2为1）时，系统信号灯灭（Y0.1为0）。当松开开关按钮时，系统指示灯不亮。第四章 数控机床操作中常见故障及诊疗方法本章以FANUC-Oi系统为例，分析数控机床操作中常见故障产生原因及诊疗方法。4.1机械手动和自动操作均无法实施 当手动操作和自动操作全部无法实施时，要查看CRT（LCD）位置坐标是否改变。1.坐标显示（相对、绝对、机械坐标）不变时故障原因可能是：（1）系统工作状态不对 能够经过CRT（LCD）显示（是为JOE或MEM）或系统状态信G43.0、43.1、43.2显示状态是否正确来判定，假如显示不改变则为状态开关或系统故障。多数原因为状态开关及接线故障。(2) 系统处于急停状态（CRT显示”ENG”） 不一样数控厂家系统急停信号编制方法有所不一样，能够经过系统动态梯形图可查看造成G8.4为“0”（正常为“1”）原因。 (3)系统复活信号接通 原因可能是外部复位信号G8.7为“1”或系统MDI键盘RESET键起作用（系统信号F1.1为“1”）。 （2）系统轴互锁信号接通能够经过系统诊疗号005INTERLOCK/START LOCK是否为“1”进行判定，若该信号为1，则说明系统输入了轴互锁（严禁轴移动）起动信号。具体能够利用动态梯形图信号G8.0（统全部轴互锁）G130.0、G30.1、G130.2、G130.3（分别为第1、2、3、4轴互锁）是否为“0”来确定，若为0则说明系统输入了对应互锁信号。当然必需系统参数3003#0(系统全部轴)3003#2（系统每个轴）设定为0时，系统互锁信号才有效。（5）系统进给率为0能够经过系统诊疗号013JOG FEEDARATE OVERRIDE 0%是否为“1”来判定。若为1则系统进给率为0，原因可能是倍率开关位置不对或系统故障。（6）系统伺服故障2.坐标位置显示（现对、绝对、机械坐标）改变时故障原因可能是机械输入了进给轴机床锁住信号，能够经过系统动态梯形图信号G44.1（机床全部轴锁住信号），G108.0、G108.1、G108.2、G108.3（分别为第1、2、3、4轴锁住信号）是否为“1”来进行判定。若为1，则说明机床输入了轴锁住信号。4.2机床手动（JOG）或手脉（MPG）不正常而自动正常 1机床手动（JOG）操作无效 （1）系统状态选择未在手动状态能够经过系统动态梯形图G43.0、G43.1、G43.2来判定系统是否在手动状态，原因可能是状态开关位置不对、状态开关及接线故障。 （2）进给轴和方向选择信号未输入 经过系统动态梯形图能够判定哪一个轴进给方向选择信号未输入，及信号G100.0、G100.1、G100.2、G100.3（分别为第1、2、3、4轴负方向选择信号）。 （3）进给速度参数设定不正确 检验系统JOG进给参数1423(各轴JOE速度参数)是否设定为“0”。 2.手脉操作无效 （1）系统状态未在手脉状态（MPG） 能够经过系统动态梯形图信号G43.0、G43.1、G43.2来判定系统是否在手脉状态，原因可能是状态开关位置不对、状态开关及接线故障。 （2）手脉轴选择信号未输入 经过系统动态梯形图诊疗手脉轴选择信号G18.0、G18.1、G18.2、G18.3（分别为手脉第1、2、3、4轴选择信号）是否接通来判定，若未接通则可能原因为手脉轴选择开关及接线故障。 （3）手脉本身及接线故障 能够经过手摇脉冲发生器接线和输出脉冲信号关系，检验控制信号是否正确及编码器是否良好。4.3自动操作无效而手动操作正常 当按下机床循环起动按钮时，查看循环指示灯是否亮来判定故障原因。 1.自动操作无效（循环起动指示灯不亮） （1）系统状态选择信号不正确 经过系统动态梯形图查看系统状态信号G43.0、G43.1、G43.2是否在MEM（或MDI、RMT）状态，若状态信号不正确则为状态开关本身、接线或系统故障。 （2）系统循环起动信号未被输入 经过系统动态梯形图或系统诊疗号G7.2是否输入（循环起动信号为下降沿触发）来判定，若未输入则为机床循环起动按钮本身及接线或系统I/O接口故障，假如系统循环起动信号输入则为系统本身故障。 （3）系统进给暂停信号被输入 经过系统动态梯形图查看信号G8.5是否为“0”。若信号为0则说明系统输入了进给暂停信号。故障原因可能是机床进给暂停按钮本身及及接线故障。 2.自动操作无效（循环指示灯亮） （1）机床进给倍率为零 经过系统诊疗号004是否为“1”来判别，当诊疗号004为“1”则为改故障。 故障原因可能是进给倍率开关本身及接线不良或系统接口电路故障，假如前面故障排除后问题还存在，则需要更换系统轴板。 （2）系统输入了轴互锁信号 经过系统诊疗号005是否为1来判定，当诊疗号005为“1”则为该故障。 故障可能原因是机床轴互锁信号开关接通或是系统参数设定错误（机床梯形图没有设定互锁控制而互锁功效参数设定为有效），系统轴互锁功效参数3003#0、#1、#2（通常设定为“0”）。 （3）系统等候主轴速度抵达信号（程序中只是插补移动指令不实施） 经过系统诊疗号006是否为“1”来判定，当诊疗号006为“1”则为该故障。 产生故障可能原因有主轴位置编码器不良、系统参数设定错误（机床梯形图没有设计主轴速度抵达信号G29.4，而参数系统3708#0设定为检测主轴速度抵达信号。总结本文简单对数控机场维护作了简单了解，讲叙了数控机床操作面板及其加工程序功效开关用途。并分析了数控机床加工程序功效开关PMC控制和乒乓控制实现。对数控机床操作总常见故障及诊疗方法也作了对应具体说明。经过这次做毕业设计发觉自己见解有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识一个检验，而且也是对自己能力一个提升。经过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习东西还太多，以前老是认为自己什么东西全部会，什么东西全部懂，有点眼高手低。经过这次毕业设计，我才明白学习是一个长久积累过程，在以后工作、生活中全部应该不停学习，努力提升自己知识和综合素质。经过这次做毕业设计我得出了一个结论：知识必需经过应用才能实现其价值！有些东西认为学会了，但真正到用时候才发觉是两回事，所以我认为只有到真正会用时候才是真学会了。 在设计过程中，我经过查阅大量相关资料，和同学交流经验和自学，并向老师请教等方法，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获一样巨大。在整个设计中我知道了很多东西，也培养了我独立工作能力，树立了对自己工作能力信心，相信会对以后学习工作生活有很关键影响。而且大大提升了动手能力，使我充足体会到了在发明过程中探索艰苦和成功时喜悦。即使这个设计做也不太好，不过在设计过程中所学到东西是这次毕业设计最大收获和财富，使我终生受益。 参考文件【1】 刘永久 . 数控机床故障诊疗和维修技术（FANUC系统） M .机械工业出版社， 【2】数控机床网 【3】余仲裕 . 数控机床维修 机械工业出版社 致谢在此次论文设计过程中，从老师对该论文选题，构思到最终定稿各个步骤给细心指导和教导，使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中，老师严谨治学态度、丰富渊博知识、敏锐学术思维、精益求精工作态度和侮人不倦师者风范是我终生学习标兵，老师们高深精湛造诣和严谨求实治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心感谢和高尚敬意！ 最终，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩各位老师表示感谢。