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数控机床原理与应用实验指导书屈健康编西北工业大学实验一：数控车床原理与组成一.实验目的1 .了解数控车床的组成及工作原理。2 .了解数控系统常用部件的原理和作用。3 .读懂电器原理图，了解数控系统各部件之间的连接。4 .掌握数控车床编程的根本知识。二.实验仪器与设备CJK6032教学型数控车床一台三.实验内容1、感性认识数控车床数控系统的各组成局部。(1) 了解数控系统的各个组成部件及其原理或作用。(2) 了解数控车床数控系统各个组成部件之间的连接关系，认清各个信号线的来源和去向。2、根据电气原理图，熟悉数控车床数控系统各局部之间的连接关系，主要有以下局部：(1)强电局部(2)电源回路(3)交流控制回路(4)直流控制回路(5)开关量输入、输出单元。(6)步进电机驱动单元。(7)数控装置与步进电机驱动器的连接关系。3、熟悉数控车床根本变成指令的使用(1)快速点位运动功能实现(图1)书写格式：GOOX-Z-；X、Z：目标点坐标绝对坐标值方式编程：G90；GOOX60Z40；增量方式编程:G91；GOOX20Z30；直线插补功能实现(图2)书写格式：GOlX-Z-F-；绝对坐标值方式编程：G90；GOlX30Z80F100；增量方式编程：G91；GOlX-60Z60F100；(3)顺时针圆弧插补功能书写格式：G02X-Z-I-K-F-；说明：DX、Z在绝对坐标方式时，圆弧终点坐标是其在编程坐标系中的坐标值。2)I、K是圆心坐标。在绝对编程方式时，是圆心在编程坐标系中的坐标值；在增量方式时，I是沿X方向圆弧起点到圆心源新的距离，K是沿Z轴方向上圆弧起点到圆心的距离。3)用G02指令编程时，可以过象限，但不得超过180°。4)由于坐标系的变换，G02的方向与人们日常顺逆时针相反。绝对坐标值方式编程：如图3G90；G02X120ZlO1120K60F50；增量方式编程：G91；G02X60Z-90160K-40F50；(4)逆时针圆弧插补功能的实现书写格式：G03X-Z-I-K-F-；说明：逆时针圆弧插补时，除圆弧运动方向相反外，其余和G02指令完全相同。绝对坐标值方式编程：如图4G90；G03X240Z40180K60F150；增量方式编程：如图4G91；G02X120Z-1001-40K-80F150；图4(5)螺纹加工功能在加工螺纹时，螺纹的切削运动从粗加工刀精加工都是始终沿同一刀具轨迹重复进行的，当主轴上的位置编码器检测道义各零脉冲信号时螺纹切削运动才开始，保证切削螺纹的一致性。书写格式：G32X-Z-R-F-；R：表示螺纹切削的退尾量，R符号表示回退方向。F：表示导程。例图5加工m30xl.5圆柱螺纹,根据普通螺纹标准及加工工艺，确定该螺纹大径尺寸为030,牙为深0.97mm,确定三次吃刀量分别为0.7mm,0.4mm,0.4mmo加工程序为：01019；G90G00X50Z120；G00X29.3Z101.5;G32Z19F1.5;G00X40;ZlOl.5;X28.5;G32Z19F1.5;G00X40;X50Z120;M02X(6)圆锥的切削对于如图6零件，锥的大端直径为030,小段直径为010,锥长为20m,吃刀深度位2mm,用绝对编程方法编程。NOOlG90；N002G92X40Z10；N003M03S800；N004M06T3；N005GOOX32Z0；N006GOlXOF80；N008GOOX26；N009GOlZOF330；NOlOGOlX30Z-20F100：NOllGOOZ0；N012GOlX22F330；N013GOlX30Z-20F100；NOMGOOZ0；N015GOlX20F330；N016GOlX30Z-20；N017G28；N018G29；N019M05；N020M02；图64、编写图7所示零件的加工程序，并操作机床进行加工。图7零件图四、CJK6032教学型数控车床简介1、数控系统硬件结构框图(1) HC5905卡其主要功能如下：最多可支持8轴步进电机手摇脉冲发生器接口(本机未用)主轴编码器接口，采用16位可逆计数器(正转加计数，反转减计数)(2) HC5102卡32路光隔离开关量输入，采用TLP521-4隔离24路光隔离开关量输出，可直接驱动继电器，输出电压24V,输出电流W200mA0图8数控系统硬件结构框图2、数控车床的操作面板CJK6032教学型数控车床的操作面板如图9所示：(1)电源钥匙开关合上总电源开关后，必须用钥匙翻开此开关，数控系统驱动电源，主电机电源才能接通。Mt敏华顿触财臬公司图10机床操作面板(2)急停按钮机床操作过程中，出现紧急情况时，按下此按钮，进给及主轴运行立即停止运动，CNC便进入急停状态。(3)超程解除按钮当某个轴出现超程，要退出超程状态时，必须松开急停按钮，一直按压着此开关，然后，在手动方式下，按下该轴的点动按钮，向相反方向退出超程状态。(4)快移按钮在手动方式下，假设同时按快移和某个轴的点动按钮，那么产生该轴的正向或负向快移运动。(5)工作方式开关本开关可选择机床自动、单段、手动、步进、回参考点五种方式，自动方式。进给修调设定X5、X10、X30>X50、X70、X100,六个位置。增量倍率设定XI、X10,XlO0、XlOOO四个信号，控制步进进给的倍率。(6)刀架选择在手动方式下把刀架手动移到平安位置，拨动刀架选择开关到对应的刀号(一共四把刀)再启动到刀架正转按钮，刀架就会转到所需要的位置，在自动方式下可直接运行换刀指令，实现在程序运行中自动换刀。(7)冷却冷却(在自动，手动下都有效)，开关是一个带锁的开关，按下冷却开/停按钮，冷却开，再按一下冷却关。(8)机床照明机床照明灯直接由灯座上的开关控制，电柜空开翻开，照明灯就可直接上电。(9)主轴在手动方式下，按主轴正转键，主轴正转；按主轴反转键，主轴反转；按主轴停键,主轴停。(10)循环启动在自动加工方式下，选择“程序选择”主菜单键用光标选择，CR确认从内存调入加工程序，方式选择开关置于自动位置，按下循环启动按钮，自动加工开始，自动操作执行期间，按钮内指示灯亮。（三）进给保持.在自动运行过程中，“进给保持”键按下，机床运动轴减速停止，暂停执行程序;如按“循环启动”键，系统继续运行。(12)单段状态在“单段”状态下，自动运行将逐段执行，即运行一段后停止；循环启动后，执行一段又停止。(13)机床锁住在自动运行开始时，将“机床锁住”键按下，再循环启动，坐标位置信息变化，但机床不运动。这个功能用于校验程序。(14) +X点动按钮在手动或增量(即步进，下同)进给方式下，按此按钮，X轴将产生正向移动，松开即减速停止，增量进给时，按压此开关并松开一次，产生增量进给一次，其位移量等于X轴最小设定单位乘增量倍率数(15) -X点动按钮功能同+X点动按钮，区别只在于对X轴产生负向移动。(16) +Z点动按钮功能同+X点动按钮，区别只在于对Z轴产生正向移动。(17) -Z点动按钮功能同+X点动按钮，区别只在于对Z轴产生负向移动。3、HNC-21T数控系统软件操作界面HNC-21T的软件操作界面如图11所示其界面由如下几个局部组成：(1)图形显示窗口。(2)菜单命令条。(3)运行程序索引。(4)选定坐标系下的坐标值。(5)工件坐标零点。(6)辅助机能。(7)当前加工程序行。(8)当前加工方式系统运行状态及当前时间。(9)机床坐标、剩余进给。93S7图11 HNC-21T的软件操作界面系统功能的操作主要通过菜单命令条中的功能键Fl-FlO来完成由于每个功能包括不同的操作菜单采用层次结构即在主菜单下选择一个菜单项后数控装置会显示该功能下的子菜单用户可根据该子菜单的内容选择所需的操作如图12所示。当要返回主菜单时按子菜单下的FlO键即可。主菜单子菜单图12菜单层次HNC-21T的菜单结构如图13所示.程序选择(FI)参数索引(FI)自运行状态(F2)修改口令(F2)动程序校验(F3)参一输入权限(F3),V<111!1-c/Jll眼的上IJ(r4)奴H.L/lHr?)T保存断点(F5)F3一恢复前值(F6)Fl恢复断点(F6)备份参数(F7)重新运行(F7)从指定行运行(F8)装入参数(F8)程序文件管理(FI)-选择编辑程序(F2)编辑当前程序(F3)保存文件(F4)MDI刀库表(FI)刀具表(F2)坐标系(F3)返回断点(F4)Cr件)./71GGF4SWaJJ(F5)乂Il刀仔力4MDI运行(F6)辑删除一行(F6)F2育我(F7)MDl清除(F7)继续查找替换(F8)对刀(F8)替换(F9)故障报警显示(F6)PLC(F5)状态显示(F4)报警品'l.(F7)设置毛坏大小(F7)F6图13HNC-21T的功能菜单结构四、实验报告1、画出CJK6032数控车床数控系统的结构框图。2、简述CJK6032数控车床数控系统的组成及原理。3、简述CJK6032数控车床的连接及根本操作。4、将图7所示零件的加工程序写在实验报告上。实验二：基于PMAC卡的开放式数控系统实验一、实验名称基于PMAC卡的开放式数控系统实验二、实验目的及要求1 .熟悉开放式数控系统实验台以及常用部件的连线和根本操作。2 .了解位置测量装置的根本概念，掌握几种位置测量装置(光电式增量编码器、光栅尺、光电开关)的使用方法和信号处理方法，并合理选用。3 .了解机床误差的测量和补偿方法。4 .掌握数控系统直线插补和圆弧插补原理以及实现方法。5 .应用标准G代码编程实现直线插补和圆弧插补，掌握其编程思想。三、实验设备及仪器1.PMAC数控装置一套2.工控机一台3.电控箱一个4.专用连接线一套5.示波器一台6.万用表一个7.千分表一个四、实验原理1 .开放式数控系统综合实验台本数控平台用于培养学生掌握数控系统的编程方法，以及数控系统电气设计、安装、调试、维修等实际动手能力的一套实验装置。该电气设计、安装、调试、维修等实际动手能力的一套实验装置。该数控系统综合实验台采用模块设计，便于组合和扩展，也便于检查和调试。2 .数控试验台的组成(1)数控装置本实验核心控制卡采用美国DeltaTau公司生产的多轴运动控制卡。PMAC含义是ProgrammableMulti-AxisController,可编程的多轴控制器，此卡可以效劳于各个行业，从精密到微米级的设备到上千马力的重型设备。此卡内部有自己的编程语言，通过一定的宏定义，可以与标准的G代码兼容，并且可以编写PLC程序，可实现直线插补、圆弧插补、螺纹切削、刀具补偿、宏定义等功能，具有价格低、性能高、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。上位主机图1 PMAC系统结构框图(2)工作台X-Y工作台集成了两套松下传感器，用于间接测量机械局部的移动距MHMD(M2P1U伺服电机，两坐标工作台，笔架，光栅尺。机械局部采用了滚珠丝杠传动的模块化十字工作台(如图2所示)，用于实现目标轨迹和运动。X轴和Y轴执行装置都采用交流伺服电机，电控箱里面的交流伺服驱动器和安装在工作台上的交流伺服电机构成了个速度闭环控制系统；电机后面带有增量式旋转编码器充当位置图2两坐标机械平台离，可与其它部件构成一个半闭环控制统。(3)电控箱电控箱集成了：开关电源，两个Panasonic交流MBDDT2210052型伺服驱动器,ACC-8P转接板，两套专用线。开关电源上的+24V为PMAC卡以及12个光电开关为供电，±12V为PMAC卡上串口供电。ACC-8P转接板是连接PMAC卡和伺服驱动器的I/O板。在这里简单介绍一下交流伺服系统：交流伺服系统的根本结构交流伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反应检测器件组成，其结构组成如图3所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，其优点是可以实现比拟复杂的控制算法，数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPU内部集成r驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还参加软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。根本原理：伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反应信号给驱动器，驱动器根据反应值与目标值进行比拟，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。采用交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比拟简单，廉价。图3伺服系统根本结构框图伺服驱动器大体可以划分为功能比拟独立的功率板和控制板两个模块。如图2所示功率板(驱动板)是强电部，分其中包括两个单元，一是功率驱动单元IPM用于电机的驱动，二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源。控制板是弱电局部，是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出PWU信号，作为驱动电路的驱动信号，来改逆变器的输出功率，以到达控制三相交流伺服电机的目的。功率驱动单元功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要电路是三相全桥整流电路。逆变局部(DC-AC)采用采用的功率器件集驱动电路，保护电路和功率开关于-体的智能功率模块(IPM),主要结构是采用了三相桥式电路原理图见图4,利用了脉宽调制技术即PWM(PUISeWidthModulation)通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率,改变每半周期内晶体管的通断时间比,也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以到达调节功率的目的。三相逆变电路图3中VT1VT6是六个功率开关管，SUS2、S3、分别代表3个桥臂。对各桥臂的开关状态做以下规定：当上桥臂开关管“开”状态时（此时下桥臂开关管必然是“关”状态），开关状态为1;当下桥臂开关管“开”状态时（此时下桥臂开关管必然是“关”状态），开关状态为0。三个桥臂只有“0”和“1”两种状态，因此SI、S2、S3形成OO0、OOKOlOx011、100、101、Ill共八种开关管模式，其中OoO和Ill开关模式使逆变输出电压为零，所以称这种开关模式为零状态。输出的线电压为UAB、UBC、UCA,相电压为UA、UB、UC,其中UDC为直流电源电压（总线电压）。控制单元控制单元是整个交流伺服系统的核心,实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制器。所采用的数字信号处理器（DSP）除具有快速的数据处理能力外，还集成了丰富的用于电机控制的专用集成电路，如A/D转换器、PWM发生器、定时计数器电路、异步通讯电路、CAN总线收发器以及高速的可编程静态RAM和大容量的程序存储器等。伺服驱动器通过采用磁场定向的控制原理（FOO和坐标变换,实现矢量控制（VC）,同时结合正弦波脉宽调制（SPWM）控制模式对电机进行控制。永磁同步电动机的矢量控制一般通过检测或估计电机转子磁通的位置及幅值来控制定子电流或电压，这样，电机的转矩便只和磁通、电流有关，与直流电机的控制方法相似，可以得到很高的控制性能。对于永磁同步电机，转子磁通位置与转子机械位置相同，这样通过检测转子的实际位置就可以得知电机转子的磁通位置，从而使永磁同步电机的矢量控制比起异步电机的矢量控制有所简化。伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀下降。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。（4）工控机工控机主要通过其上面的ISA插槽安装PMAC或者采用其上面的串口作为通讯媒介，并且作为PuAC上位软件开发的媒介。PMAC卡支持多种高级语言,例如C+,VB等，本实验采用C+开发，使用PMAC自带的动态链接库。在上位机上编辑自己的界面，监视或者改变卡的运行状态，执行自己编写的程序。3 .常用的位置测量装置(1)光电式旋转编码器它是-种角位移传感器，光电式旋转编码器是闭环控制系统中最常用的位置传感器。旋转编码器可分为增量式编码器和绝对式编码器两种。图5为光电式增量编码器测量系统原理示意图，它由光源1、聚光镜2、光电码盘3、光栏板4、光敏元件5和信号处理电路组成。当光电码盘3随工作轴6一起转动时，光源通过聚光镜，透过光电码盘和光栏板形成忽明忽暗的光信号，光敏元件把光信号转换成电信号，然后通过信号处理电路的整形、放大、分频、计数、译码后输出或显示。为了测量旋转方向，光栏板的两个狭缝距离应为，m±(1/4)T(T为码盘两个狭缝之间的距离，即节距，m为任意整数),这样，两个光敏元件的输出信号就相差了n/2相位；将输出信号送入鉴相电路，即可判断码盘的旋转方向。I灯泡：2； 3充电金；4光栏坡；5比苫：6主脩图5光电式增量编码器结构原理光电式增量编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度a(分辨角或分辨率)，而这与码盘圆周内所分狭缝的条数有关，那么有a=360。/狭缝数由于光电式增量编码器每转过一个分辨角就发出一个脉冲信号，因此根据脉冲数目可得工作轴的回转角度，由传动比换算出直线位移距离；根据脉冲频率可得工作轴的转速；根据光栏板上两个狭缝中信号的相位先后，可判断光电码盘的正、反转。松下公司的MBDDT2210052伺服电动机为小型小惯量交流伺服电动机，配置了每转2500个脉冲的光电式增量编码器。(2)光栅尺测量系统光栅尺测量系统原理如图6所示，它由光源1、透镜2、标尺光栅、指示光栅3、光敏元件4和信号处理电路5组成。信号处理电路又包括放大、整形和鉴向倍频功能。通常情况下，除标尺光栅与工作台装在一起随工作台移动外，光源、透镜、指示光栅、光敏元元件和信号处理电路均装在一个壳体内，做成一个单独部件固定在机床上。这个部件称为光栅读头，其作用是将莫尔条纹的信号转换成所需的电脉冲信号。当标尺光栅随工作台一起移动时，源通通过聚光镜后，透过标尺光栅和指示光栅形成忽明忽暗的莫尔条纹(光信号)；光敏元件把光信号转换成电信号，然后通过信号处理电路的放大、整形、鉴相倍频后输出或显示。为了测测量转向，至少要放置两个光敏元件，两者相距1/4莫尔条纹节距，这样当莫尔条纹移动时，会得到两路信号相位相差，In/2的波形；将输出信号送入鉴向电路，即可判断移动方向。图3T1光窗凌数头> W 2- 9M 3 -指示光，4光元件,S要动城路图6光栅尺结构原理图为了提高光栅的分辨率，通常还用4倍频的方法细分。所谓4倍频细分，就是将莫尔条纹来的每个脉冲信号，变为在0、口/2、n、3n2时都有脉冲输渝出，从而使精度提高了4倍。假设光栅栅距0.01mm,那么工作台每移动0.0025mm,系统就会送出一个脉冲，即分辨率为0.0025mm。由此可见，光栅尺测量系统的分辨率不仅取决于光栅尺的栅距，而且取决于鉴相倍频倍数n,即分辨率=栅距/n（3）光电开关光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收，并进行光电转换，同时加以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件。左图为典型的光电开关结构图。图7（左）是一种透射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透明的物体位于或经过它们之间时，会阻断光路，使接收元件接收不到来自发光元件的光，这样就起到了检测作用。图7（右）是一种反射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时，接收元件将接收到从物体外表反射的光，没有物体时那么接收不到。光电开关的特点是小型、高速、非接触，而且与TTL、MOS等电路容易结合。本实验采用透射式的光电开关。图7光电开关结构原理图光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及平安装置中作为光控制和光探测装置。可在自动控制系统中用作物体检测，产品计数，料位检测，尺寸控制，平安报警及计算机输入接口等。3,数控系统位置测量装置的应用正如绪论中所述，数控系统按有无测量装置分为开环数控系统和闭环数控系统，而闭环数系统根据测量装置中采样点的位置不同又可分为半闭环、全闭环两种。半闭环数控系统和全闭环数控系统的工作原理，此处不再赘述。全闭环数控系统工作原理示意图如图8（上）所示，半闭环数控系统工作原理示意图如图8（下）所示。(b)图8全闭环和半闭环结构示意图4 .提高伺服驱动系统精度的措施（1）齿隙补偿（反向间隙补偿）原因：机械传动链在改变方向时，由于间隙的存在，会引起电动机的空走补偿原理：对实际间隙进行实测并保存，当工作台换向时增加输出脉冲进行补偿。（2）螺距误差补偿原因：丝杠螺距存在制造误差，会直接影响工作台的位置精度，需要进行补偿。补偿原理：实测丝杠全行程误差分布曲线，在相应位置时根据误差分布进行补偿。实现方法：安置两个补偿杆按照螺距误差在补偿杆上设置档块工作台移动时行程开关与档块接触时进行补偿5 .插补算法插补的类型很多，有基准脉冲插补（又称脉冲增量插补）和数据采样插补（又称数字增量插补或时间标量插补）。其中，脉冲增量插补的方法包括逐点比拟法、最小偏差法、数字积分法、目标点跟踪法等，逐点比拟法是脉冲增量插补最典型的代表，它是一种最早的插补算法，其根本思想是以折线来逼近曲线（包括直线）。逐点比拟法直线插补。Y-一 E(XaYe)/(XiJi)/-ok如图9所示，设被加工直线OA位 于XOY平面的第象限内，并假定直线 OA的起点O为坐标原点，终点A的坐 标为A（X, Yo ）,直线上任一加工点的 坐标为E（Xi,Yi） o直线插补的偏差判别函数为：F=XeYi-XiYe由F的数值就可判别出E点与直线的相对位置：当F20时，点E在直线上或上方，沿+X向输出一步（一个步距）。当F<0时，点E在直线下方，图9直线插补示意图沿+Y向输出一步（一个步距）。逐点比拟法直线插补终点的判别是：当两个方向所走的步数和终点坐标丸（X,Y）值相等时，数控系统发出终点到达信号，停止插补。逐点比拟法圆弧插补。如图/0所示，第一象限XoY平面内逆时针走向的圆弧AB,半径为R,以原点为圆心，其起点A的坐标为（Xo,Yo）,圆弧上任一加工点P的坐标为（Xi，Yj）o对于笫一故PHSIMAB,圆弧插补偏差判别函数为：Fij=（X”X：）+（Yj2Y；）由Fij的数值就可判别出P点与圆弧的相对位置1）当Fij20时，点P在圆弧外或圆弧上，沿X向输出一步，即向圆内走一步（一个步距）；图10圆弧插补示意图2）当Ej<0时，点P在圆弧内侧，沿+Y向输出走一步，即向圆弧外走一步（一个步距）。圆弧插补的偏差计算公式为当Fij20时，那么有Fij+=Fij-2Xi+1式中Ej+1一P点的下一加工点的偏差判别函数当FijVo时，那么有Ej+=Fij-2Yj+l式中Fij+-P点的下一加工点的偏差判别函数。逐点比拟法圆弧插补的终点判别条件是每走一步，都要从两坐标方向渗步数中减去L直至总步数减为零（发送终点到达信号），此时停止插补。五、实验内容1 .实验前准备请同学们熟悉数控系统的根本原理与组成、位置测量元件的原理与应用、机床位置精度的测试与补偿、直线插补与圆弧插班的原理。2 .实验步骤（操作及注意实验）（1）感性认识开放式数控系统的各个组成局部以及原理和作用，了解数控系统综合实验台各个组成部件之间的连接，认清各个信号线的来源和去向（2）根本操作手动操作:翻开此操作界面（如图11所示），点击半闭环按钮，使两轴电机处于伺服状态；点击回零按钮，是两轴做次回零运动，到达回零位置时，回零状态标志由绿色变为红色；点击电机选择中的数字调节按钮选择其中的1或3,（1代表X轴，3代表Y轴）正反向按钮使你所选的电机以某一设定的速度运动正反向运动；在距离值中填写小于240的数值（超过时会使限位标志表位红色），点击运行至按钮,，使你所选电机以某一设定的速度运动运动到距离值；直线与圆的绘制以及图像的保存与去除：画直线时，输入起点和终点，点击保存设置点按钮，然后点击画图按钮即可；画圆时，先点击直线CheCkBox,使界面处于画圆状态，在圆起点、终点、半径内输入坐标值（由于此画圆程序是逆时针运动，请同学们把终点值放在起点值左边），点击保存设置点按钮，再电机画图按钮即可。在程序执行完以后，大家可以在保存图像右边输入你要保存的图像名，点击保存图像按钮即可以bmp格式保存。电机选掾：U±J增金僮：r增量运行正反向运行：反向I正ElHt 坐标 CeK)X坐标：34, 211运行距第：IL演至二I程序名称：侑置0!差0. oq-0. Oamm限位/回手状态：左极限石柳限0. Oqnm实际圜10. 0( 0. OdWs0. OdmySBW点:Y生根：325. 2910.000.000.000.000.000.00画同同起点：画直铁程序定制：下逢I0.00直线ISkM5：0.00直邮存11豆妓起点:直券?点：0.00济除覆安I保存图像.bmp图H操作界面示意图程序定制：点击程序编制，会弹出程序编辑器，可实现新建、保存、翻开功能。程序编辑完成后，输入程序名称，点击下载按钮，输入&1B3R命令，'B'后面的数字代表缓冲区号，点击运行按钮即可运行程序。直线插补演示：在步距框中输入一个步距（2000个单位代表ImnI）,点击直线插补，你会在右侧显示局部看到逐点比拟法实时曲线。反向间隙测量及补偿的操作（如图必在回零工作方式下，使交流伺服进给轴执行回零操作。选定一个坐标轴，在手动方式下，使工作台往正方向运行100mm,此时把千分表固定在工作台上，使表针刚刚好接触到工作台，旋转表盘式使其读数为0。在手动方式下，往反方向运行90mm,然后往正方向运行到IoOmnb观察表盘读数,看工作台是否刚刚接触表针，如果没有，那么使电机增量运行，使表针刚刚转动。记下此增量运行值，即为反向间隙值。重复步骤和至少5次，每次只改变往反方向运行的距离值，记下每次的反向间隙值。比拟这几次误差值，看有何变化。（4） PMAC运动程序从本质上讲，PMAC是一种指令响应式控制卡，而不象其他控制器一样是存放器响应式，PUAC会直接响应向其发送的ASCIl字符指令，这局部我们将学习：多种类型的PMAC指令Jog指令、回零指令。在线指令（无存储，即刻执行的）A.电机操作（#n）#1J+#2J-B.坐标系操作（&n）&1B6R;&1#1->200OXC.全局（程序）缓冲区指令（能储存的）A. 运动程序：OPENPROG3,OPENPLC7位移，模式切换，数学运算，逻辑运算，指令，messagesB. PLC程序数学运算，逻辑运算，指令，messagesC.旋转缓冲区缓冲区指令必须在缓冲区翻开的时候才能写入。电机手动运行（JOG） Jog模式是PMAC闭环运动的最简单形式。 Jog运动是在线指令控制的 Jog能够用来作为简单的定位 Jog可以使电机象主轴一样以确定的速度做（位置）不确定的运行 电机必须首先以#n这种在线指令选址（即确定为当前轴） 根本的jog指令：J+Jog正向连续运动J-Jog反向连续运动J/Jog运动停止（或者闭环）J="JOg返回前一个JOG的（或上一个编程）位置J=常数Jog到指定的位置（单位是脉冲counts）JX常数Jog从当前实际位置运动指定的距离J：常数JOg从当前指令位置运动指定的距离J=*Jog运动一个变量（PMAC的内存地址）J=常数或*"常数一Jog直到触发例：#1电机增量进给IoOo个脉冲。#1J:1000运动程序功能在于每一个伺服周期内计算出电机的连续指令位置,然后发送数据到轨迹发生器。运动程序必须在实际指令运动之前进行计算,保证轨迹发生器接收数据.个坐标系在某时刻只能运行一个程序在同一个坐标系里,一个运动程序可以象子程序一样调用任何其他的运动程序.运动程序或者PLC程序可以写成任何文本文件然后通过PMAC执行软件PEWIN32PR0下载到PMAC.下面是一个小程序用标准的G代码编写:；*电机和坐标轴设定*&1CLOSE#1->2OOOX#3->2000Y;OPENPROG3CLEAR;指定坐标系1;保证所有缓冲区关闭；电机1指向X轴，1个编程单位代表Imm；电机3指向丫轴，1个编程单位代表Imm;翻开缓冲区3;擦掉缓冲区显存内容；*运动程序*G17G90；指向XT平面，绝对运动模式GOOFlOX15Y60；快速运动模式，运动到点（15,60）；进给速度GOlX15Y195；直线插补G02X75Y195130JO;顺时针圆弧插补GOlX75Y120G03X120Y75145JO;逆时针圆弧插补GOlX195Y75G02X195Y15IOJ-30;GOlX60Y15;G02X15Y60IOJ45;CLOSE;关闭缓冲区，程序结束；*宏定义，用G代码表示PMAC指令*OPENPROG1000CLEARRAPIDRETURN;NlOOOLINEARRETURN;N2000CIRCLE1RETURN;N3000CIRCLE2RETURN;N4000READ(P)；延时指令If(Q100&32768>O)DWELL(Ql16*1000)EndIfRETURNNl7000NORMALK-IRETURN;指定X-Y平面N90000ABSRETURNN91000INCRETURNRETURNCLOSECLOSE运行&1B3R即可执行，曲线显示如图/32252101951801651501351201059075604530150 6 15 30 45 60 75 90105120135150165180195210225246图13实时显示曲线六、实验总结 画出此开放式数控平台的结构框图，简述与普通数控系统区别 列举此数控平台的主要部件，并简述其作用 画出此数控平台的电气连线图（见附录D 测量反向间隙，并简述补偿方法 用PMAC指令或者G代码编写简单的运动程序，分析直线插补和圆弧插补与步距之间的关系附录1