THWSKW2B型使用手册资料.docx
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THWSKW2B型使用手册资料
目录
第一章产品简介1
一、产品图片1
二、产品概述1
三、产品特点1
四、技术性能2
五、工作任务2
六、职业能力3
七、系统配置3
第二章 装置的组成、结构与功能5
一、装置组成5
二、数控机床控制结构5
三、系统、模块功能描述6
第三章 FANUC0iMate-TC系统接口与应用14
一、FANUC0iMate-TC数控系统面板与操作面板14
二、系统菜单17
三、系统接口布局19
四、参数设置25
附录：
数控车床布局说明46
第一章产品简介
一、产品图片
二、产品概述
本装置是专门为职业院校、职业教育培训机构研制的数控机床维修技能实训考核设备，根据机电类行业中数控机床维修技术的特点，对数控机床电气控制及机械传动进行研究，针对实训教学活动进行了专门设计，包含了数控系统应用、PLC控制、变频调速控制、传感器检测、伺服驱动控制、低压电气控制、机械传动等技术，强化了学生对数控机床的安装、接线、调试、故障诊断与维修等综合能力，适合机电类相关专业的教学和培训。
本装置由数控车床系统交流伺服模块、变频调速模块、冷却控制模块、刀架控制模块、变压器、网孔板、其它辅助功能模块和十字滑台等组成，通过此设备进行项目训练，能检验学生的团队协作能力，计划组织能力、交流沟通能力、职业素养和安全意识等。
三、产品特点
该装置采用一体化设计，由底座、电气柜、铝合金导轨式安装平台组成，电气柜正面装有数控系统和操作面板，数控系统的下方安装有四工位电动刀架、冷却电机、主轴电机及编码器等，背面安装有网孔板，用以安装变频器、伺服驱动器、接触器、继电器、保险丝座、断路器、开关电源、变压器、接线端子排、走线槽等；铝合金导轨式安装平台采用工业型材，上面安装有十字滑台和三色灯。
数控系统模块采用西门子、发那科、华中等厂家的数控系统（用户可选），能满足不同类型机床的实训教学，控制信号均已引至网孔板的接线端子排上。
十字滑台由底座、滚珠丝杠螺母副、方形直线导轨副、轴承、电机支座、轴承支座和移动平台等组成，学生可对机械结构进行拆装，装配的平面度、平行度、直线度、垂直度等几何精度符合数控机床精度检验要求。
四、技术性能
1．输入电源：
三相四线（或三相五线）AC380V±10%50Hz
2．工作环境：
温度-10°C～40°C，相对湿度≤85%（25°C），海拔<4000m
3．装置容量：
≤1.0kVA
4．外形尺寸：
185cm×80cm×170cm
5．安全保护：
具有漏电压、漏电流保护，符合国家标准
五、工作任务
本装置以工作过程导向，工学结合的模式规划教学活动，完成以下任务：
1．电路设计、设备安装和电路连接项目
Ø数控系统的安装、接线
Ø系统启停控制电路的设计与接线
Ø变频调速系统的电路设计、变频器、编码器的安装与接线
Ø交流伺服驱动系统的电路设计、驱动器的安装与接线
Ø刀架控制系统的电路设计、器件安装与接线
Ø冷却控制系统的电路设计、器件安装与接线
Ø三色灯控制系统的电路设计、器件安装与接线
Ø急停、限位控制回路的设计与接线
Ø手摇脉冲发生器的接线
2．机械部件的安装与调整项目
Ø底座的水平调整
Ø滚珠丝杠螺母副的装配
Ø直线导轨副的装配
Ø移动平台的装配
Ø电机与联轴器的装配
Ø十字滑台几何精度的检测
3．数控机床的功能调试项目
Ø数控系统的基本操作
Ø驱动器参数设置与调试
Ø变频器参数设置与调试
Ø数控系统基本参数的设置与调试
ØPLC编程与调试
Ø数控系统进给轴参数设置与调试
Ø数控系统主轴参数设置与调试
Ø电动刀架、冷却电机等功能部件的调试
Ø数控系统的数据备份
4．数控程序的编制和测试项目
ØNC程序的编制任务
Ø数控机床基本功能的测试
六、职业能力
通过项目任务实施，可考察的职业能力
1．电气识图和电气设计能力
2．电器安装与接线能力
3．PLC的编程与调试能力
4．机械部件的安装与调试能力
5．机电设备的安装与调试能力
6．数控系统的参数设置与故障诊断能力
7．数控机床操作与维护能力
8．数控编程能力
七、系统配置
序号
名称
规格
数量
备注
1
实训台
1850mm×800mm×1700mm
1台
2
数控系统
发那科0imateTC
1台
3
变频器
三菱变频器FR-D740-0.75K-CHT
1只
4
驱动模块
发那科βis伺服驱动系统
2套
5
冷却电机
三相异步电机
1只
6
刀架电机
四工位电动刀架
1只
7
主轴电机
三相异步电机
1只
8
编码器
增量式光电编码器（1024线，DC5V）
1只
9
电子手轮
手摇脉冲发生器（DC5V）
1只
10
运动执行模块
十字滑台及附件
1套
11
电源模块
开关电源（24V/6A）1只，控制变压器1只、伺服变压器1只
1套
12
电器元件
保险丝座（3P）1只、可调断路器5只、交流接触器5只、辅助触头（2P）2只、继电器7只（DC24V）、接近开关6只
1套
13
测量量具
游标卡尺、深度尺、百分表、磁性座、水平仪、直角尺等
1套
14
装配接线工具
螺丝刀、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、电烙铁、试电笔、活动扳手、内六角扳手等
1套
15
工具
万用表
1只
第二章 装置的组成、结构与功能
一、装置组成
数控机床维修技能实训考核装置由实训台、数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块，传感器警示灯、电子器件、电源模块、十字滑台、电动刀架模块、冷却系统模块、接线端子等组成。
采用开放式和拆装式设计，操作者可以进行数控机床电气控制部件的组装、接线、PMC编程、故障诊断和调试。
二、数控机床控制结构
（一）数控车床控制结构图
图2-1数控车床控制结构示意图
图2-2十字滑台
如图2-1，数控车床由两个进给轴（X、Z轴）、一个旋转轴（主轴）、刀架控制系统、冷却控制系统、润滑控制系统、其他辅助功能控制系统，检测控制电路等组成。
主轴采用变频调速系统，主轴电机与编码器间通过同步带（1：
1）连接，可反馈主轴电机的转速及主轴参考点坐标系的建立。
如图2-2，十字滑台定义为车床，分别为X、Z轴。
三、系统、模块功能描述
1．变频器的功能、连接与调试
1）变频器操作面板说明
图2-3变频器操作面板
2）基本操作面板功能说明
运行模式显示
PU：
PU运行模式时亮灯；
EXT：
外部运行模式时亮灯；
NET：
网络运行模式时亮灯。
单位显示
Hz：
显示频率时亮灯；
A：
显示电流时灯亮；显示电压时灯灭；设定频率监视时闪烁。
监视器（4位LED）
显示频率、参数编号等。
M旋钮
用于变更频率设定、参数的设定值。
按该按钮可显示以下内容：
监视模式时的设定频率；校正时的当前设定值；错误历史模式时的顺序。
模式切换
用于切换各设定模式，长按此键（2秒）可以锁定操作。
各设定的确定
运行中按此键则监视器出现以下显示：
运行频率→输出电流→输出电压
运行状态显示
变频器动作中亮灯/闪烁。
亮灯：
正转运行中，缓慢闪烁（1.4秒循环）；反转运行中，快速闪烁（0.2秒循环）。
参数设定模式显示
参数设定模式时亮灯。
监视器显示
监视模式时亮灯。
停止运行
也可以进行报警复位。
运行模式切换
用于切换PU/外部运行模式。
使用外部运行模式（通过另接的频率设定旋钮和启动信号启动运行）时请按此键，使表示运行模式的EXT处于亮灯状态。
（切换至组合模式时，可同时按MODE键（0.5秒）或者变更参数Pr.79。
）PU：
PU运行模式；EXT：
外部运行模式；也可以解除PU停止。
启动指令
通过Pr.40的设定，可以选择旋转方向。
3）端子接线操作说明
图2-4变频器接线端子图
4）参数设置方法
（1）恢复参数为出厂值
设置步骤
操作
显示
1
电源接通时显示的监视器画面
0.00
2
按
键，进入PU运行模式
PU显示灯亮
3
按MODE键，进入参数设定模式
P0
4
旋转旋钮，将参数编号设定为ALLC
ALLC
5
按SET键，读取当前的设定值
0
6
旋转旋钮，将值设定为1
1
7
按SET键确定
闪烁
（2）变更参数的设定值
设置步骤
操作
显示
1
电源接通时显示的监视器画面
0．00
2
按
键，进入PU运行模式
PU显示灯亮
3
按MODE键，进入参数设定模式
P0
4
旋转旋钮，将参数编号设定为P1
P1
5
按SET键，读取当前的设定值
120.0
6
旋转旋钮，将参数编号设定为50.00HZ
50.00
7
按SET键确定
闪烁
（3）主要参数设置
序号
参数代号
初始值
设置值
功能说明
1
P1
120
可调
上限频率（Hz）
2
P2
0
0
下限频率（Hz）
3
P3
50
50
电机额定频率
4
P4
50
50
多段速度设定（高速）
5
P5
30
30
多段速度设定（中速）
6
P6
10
10
多段速度设定（低速）
7
P7
5
2
加速时间
8
P8
5
0
减速时间
9
P73
1
0
模拟量输入选择
10
P77
0
0
参数写入选择
11
P79
0
3
运行模式选择
12
P125
50
可调
端子2频率设定增益频率
13
P160
9999
0
扩展功能显示选择
14
P161
0
1
频率设定、键盘锁定操作选择
15
P178
60
60
STF端子功能选择
16
P179
61
61
STR端子功能选择
17
P180
0
0
RL端子功能选择
18
P181
1
1
RM端子功能选择
19
P182
2
2
RH端子功能选择
2．伺服驱动系统
1）本装置采用FANUC公司的伺服驱动系统，具有如下特点：
（1）供电方式为三相200V-240V供电。
（2）智能电源管理模块，碰到故障或紧急情况时，急停链生效，断开伺服电源，确保系统安全可靠。
（3）控制信号及位置、速度等信号通过FSSB光缆总线传输，不易被干扰。
（4）电机编码器为串行编码信号输出。
图2-5驱动连接图
2）相关接口说明：
（1）CZ4接口为三相交流200~240V电源输入口，顺序为U、V、W、地线。
（2）CZ5接口为伺服驱动器驱动电压输出口，连接到伺服电机，顺序为U、V、W、地线。
（3）CZ6与CX20为放电电阻的两个接口，若不接放电电阻须将CZ6及CX20短接，否则，驱动器报警信号触发，不能正常工作，建议必须连接放电电阻。
（4）CX29接口为驱动器内部继电器一对常开端子，驱动器与CNC正常连接后，即CNC检测到驱动器且驱动器没有报警信号触发，CNC使能信号通知驱动器，驱动器内部信号使继电器吸合，从而使外部电磁接触器线圈得电，给放大器提供工作电源。
（5）CX30接口为急停信号接口，短接此接口1和3脚，急停信号由I/O给出。
（6）CX19B为驱动器24V电源接口，为驱动器提供直流工作电源，第二个驱动器与第一个驱动器由CX19A到CX19B具体接线详见电气原理图。
（7）COP10A接口，数控系统与第一级驱动器之间或第一级驱动器和第二级驱动器之间用光缆传输速度指令及位置信号，信号总是从上一级的COP10A接口到下一级的COP10B接口。
（8）JF1为伺服电机编码器反馈接口。
3）轴设定参数说明：
注意：
轴参数、伺服参数等都在数控系统上进行设定。
（1）参数1825：
各轴的伺服环路增益，该参数是用于设定各轴的位置控制环的增益。
在进行直线或圆弧插补时，各轴的伺服环增益必须设定相同的值。
环路增益越大，位置控制的响应速度越快，但是设定值过大，伺服系统会不稳定。
位置偏差量会储存在位置累计寄存器中，并进行自动补偿。
位置偏差量=进给速度/（60×环路增益）。
（2）参数1828：
各轴移动中允许的最大位置偏差量。
在X或Z轴移动过程中，如位置偏差量超过此参数设定值，会出现“*轴超差”报警，并立刻停止移动。
如果经常出现此报警，可将该参数设大。
（3）参数1829：
各轴停止时最大允许位置偏差量。
当X或Z轴运动停止时，如位置偏差量超过此参数设定值，会出现伺服报警并立刻停止移动。
如果经常出现此报警，可增大该参数的设置。
（4）参数1320：
各轴正方向软限位坐标值，此值是相对参考点设置的，根据机床行程及位置确定，要求正限位位置值小于碰到正硬件限位时的位置值。
（5）参数1321：
各轴负方向软限位坐标值，此值是相对参考点设置的，根据机床行程及位置确定，要求负限位位置值大于碰到负硬件限位时的位置值。
（6）参数1410：
空运行速度。
此速度为程序模拟运行时各轴的运行速度。
（7）参数1420：
各轴快速运行速度，在自动方式下G00的速度，需根据机床刚度设定，选择适中速度。
（8）参数1421：
快速倍率F0的速度，即选择操作面板上快速倍率F0时的速度。
（9）参数1422：
所有轴的最大切削进给速度。
此值为限制值，即在所有方式下，各轴的运行速度不得超过此数值，当速度超过此值时，以此速度为当前进给速度。
（10）参数1423：
各轴的手动连续进给速度，指进给倍率开关在100%时的进给速度。
（11）参数1424：
各轴手动快速运行速度，即快速倍率选择为100%时的速度。
系统回参考点时的速度=[1424]×快速倍率，若回零速度过快，可将此值改小。
手轮运行速度的上限速度也是此值。
（12）参数1425：
各轴回零的FL速度，回参考点时，各轴以“空运行的速度×快速倍率”的速度回参考点，碰到减速档块后，以回零的FL速度搜索零脉冲信号。
如果回参考点时的速度过快，可适当减小各轴空运行的速度。
（13）参数1620：
各轴快速进给的直线型加减速时间常数Ｔ或铃形加减速时间常数T1，系统推荐值64（不要轻易改动此参数）。
如要改动，应设定为8的倍数。
（14）参数1622：
各轴插补后切削进给的加减速时间常数，系统推荐值为64（不要轻易改动此参数）。
如要改动，应设定为8的倍数。
（15）参数1624：
各轴手动进给加减速时间常数，系统推荐值为64（不要轻易改动此参数）。
如要改动，应设定为8的倍数。
4）伺服设定参数说明
（1）初始化位设定值：
系统通过FSSB初始伺服参数后显示00001010，若没有初始化过，设定为00000000，重新上电，系统会重新初始化参数。
（2）电机代码：
根据实际电机类型进行设置，本装置采用βis4/4000型伺服电机，故应设为156。
参考光盘中文档“B-65270CM_06.pdf”的P10。
（3）AMR：
采用标准电机，故设置为00000000。
（4）指令倍乘比：
通常，指令单位=检测单位。
指令倍乘比为1/2~1时，设定值=1/指令倍乘比+100；指令倍乘比为1~48时，设定值=2×指令倍乘比。
（5）柔性齿轮比N/M：
根据螺距设定。
设定好螺距再按自动，系统会自动计算柔性齿轮比N/M和参考计数器容量。
系统最小指令脉冲为0.001mm/Pluse，且系统计算电机一转时的计数脉冲为1000000个脉冲。
计算公式如下：
Ø参考计数器容量=丝杠螺距/最小指令脉冲。
Ø柔性齿轮比=参考计数器容量×指令倍乘比/1000000。
（6）运行方向：
从脉冲编码器看，顺时针设定为111，逆时针设定为-111。
（7）速度反馈脉冲数：
设定为8192，此参数不可更改。
（8）位置反馈脉冲数：
设定为12500（半闭环的系统设定值），不可更改。
3．冷却系统
冷却系统由系统输出相应的辅助功能信号，驱动冷却系统的外部控制电路即可控制冷却电机的启动与停止。
按数控系统操作面板上的冷却功能按键，冷却电机启动，再按一次，冷却电机停止，也可以在MDI和自动方式下，使用M08、M09指令来完成冷却电机的启动与停止。
相应电路参见电气原理图。
4．换刀控制系统（以LD4四工位电动刀架为例）
1）电动刀架的工作原理
LD4系列电动刀架采用由销盘、内端齿、外端齿盘组合而成的三端齿定位机构。
采用蜗轮蜗杆传动，齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。
当系统没有发出要刀信号时，发讯盘内当前刀位的霍尔元件信号处于低电平状态。
当系统要求刀架转到某一刀位时，系统输出正转信号，此时继电器得电吸合，使接触器得电吸合，刀架正转。
当刀架转至所需刀位时，该刀位霍尔元件在磁钢作用下，使该刀号产生低电平信号，这时刀架正转信号断开，系统输出反转信号，同时另一继电器得电吸合，使相应接触器得电吸合，刀架反转，反转到位后，刀架电机停止，完成一次换刀控制过程。
注意：
换刀过程中两个接触器不能同时动作。
2）刀架动作顺序
换刀信号——电机正转——上刀体转位——到位信号——电机反转——粗定位——精定位夹紧——电机停转——回答信号——加工顺序进行。
3）电动刀架刀位信号接口定义
端子名称
24V
0V
T1
T2
T3
T4
端子颜色
红
绿
黄
橙
蓝
白
由于电动刀架霍尔开关的驱动能力有限，数控系统不能识别对应的刀位信号，该装置利用继电器模块进行了电平转换。
相应电路参见电气原理图。
5．急停开关、限位开关、参考点
对于发那科0imateTC数控系统，急停信号的输入点定义为X8.4，与24V进行常闭连接；参考点信号输入点定义为X9.0（X轴）和X9.1（Z轴），与24V进行常闭连接；限位信号输入点可以根据实际情况进行定义，与PMC程序中的点对应，与24V进行常闭连接。
限位信号和参考点信号的检测均使用NPN型接近开关，当档块碰到限位开关或参考点开关时，就会有限位信号或参考点减速信号产生。
由于接近开关的驱动能力的限制，系统不能识别相应的信号，该装置同样通过继电器模块进行了电平转换。
相应电路参见电气原理图。
6．三色灯
三色灯的工作状态由PMC程序控制，系统启动完成处于等待加工状态时，黄灯亮；在MDI或自动方式，运行程序时，绿灯亮；出现报警时，红灯亮；任意时刻只有一个灯亮。
7．电气电路设计
通常来说，一台数控机床的主电路和控制电路是根据数控机床的具体功能设计的，除了必须的进给轴控制电路和主电路，主轴控制电路和主电路以外，还配有相应的辅助功能电路，如自动换刀功能、冷却功能、润滑功能以及自动除屑功能等。
关于本装置的电气电路参见电气原理图。
第三章 FANUC0iMateTC系统接口与应用
一、FANUC0iMateTC数控系统面板与操作面板
1、基本面板
FANUC0iMate-TC数控系统的操作面板可分为：
LCD显示区、MDI键盘区（包括字符键和功能键等）、软键开关区和存储卡接口。
图3-1FANUC0iMateTC数控系统
1）MDI键盘区上面四行为字母、数字和字符部分，操作时，用于字符的输入；其中“EOB”为分号（；）输入键；其他为功能或编辑键。
2）POS键：
按下此键显示当前机床的坐标位置画面；
3）PROG键：
按下此键显示程序画面；
4）OFS/SET键：
按下此键显示刀偏/设定（SETTING）画面；
5）SHIFT键：
上档键，按一下此键，再按字符键，将输入对应右下角的字符；
6）CAN键：
退格/取消键，可删除已输入到缓冲器的最后一个字符；
7）INPUT键：
写入键，当按了地址键或数字键后，数据被输入到缓冲器，并在CRT屏幕上显示出来；为了把键入到输入缓冲器中的数据拷贝到寄存器，按此键将字符写入到指定的位置；
8）SYSTEM键：
按此键显示系统画面（包括参数、诊断、PMC和系统等）；
9）MSSAGE键：
按此键显示报警信息画面；
10）CSTM/GR键：
按此键显示用户宏画面（会话式宏画面）或显示图形画面；
11）ALTER键：
替换键；
12）INSERT键：
插入键；
13）DELETE键：
删除键；
14）PAGE键：
翻页键，包括上下两个键，分别表示屏幕上页键和屏幕下页键；
15）HELP键：
帮助键，按此键用来显示如何操作机床；
16）RESET键：
复位键；按此键可以使CNC复位，用以消除报警等；
17）方向键：
分别代表光标的上、下、左、右移动；
18）软键区：
这些键对应各种功能键的各种操作功能，根据操作界面相应变化；
19）下页键（Next）：
此键用以扩展软键菜单，按下此键菜单改变，再次按下此键菜单恢复；
20）返回键：
按下对应软键时，菜单顺序改变，用此键将菜单复位到原来的菜单。
2、操作面板
（一）
图3-2FANUC操作面板
（一）
各按键功能说明：
方式选择键
1）编辑方式键：
编辑方式（EDIT）键，设定程序编辑方式，其左上角带指示灯。
2）参考点方式键：
在此方式下运行回参考点操作，其左上角指示灯点亮。
3）自动方式键：
按此键切换到自动加工方式，其左上角指示灯点亮。
4）手动方式键：
按此键切换到手动方式，其左上角指示灯点亮。
5）MDI方式键：
按此键切换到MDI方式运行，其左上角指示灯点亮。
6）DNC方式键：
按此键设定DNC运行方式，其左上角指示灯点亮。
7）手轮方式键：
在此方式下执行手轮相关动作，其左上角带有指示灯。
功能选择键
8）单步键：
按下此键一段一段执行程序，该键用以检查程序，其左上角带有指示灯。
9）跳步键：
按下此键可选程序段跳过，自动操作中按下此键，跳过程序段开头带有“/”和用“；”结束的程序段，其左上角带有指示灯。
10）空运行键：
自动方式下按下此键，各轴不是以程序速度而是以手动进给速度移动，此键用于无工件装夹只检查刀具的运动，其左上角带有指示灯。
11）选择停键：
执行程序中M01指令时，按下此键停止自动操作，其左上角带有指示灯。
12）机床锁定键：
自动方式下按下此键，各轴不移动，只在屏幕上显示坐标值的变化，其左上角带有指示灯。
13）超程释放键：
当进给轴达到硬限位时，按下此键释放限位，限位报警无效，急停信号无效，其左上角带有指示灯。
点动和轴选键
14）+Z点动键：
在手动方式下按动此键，Z轴向正方向点动。
15）-X点动键：
在手动方式下按动此键，X轴向负方向点动。
16）快速叠加键：
在手动方式下，同时按此键和一个坐标轴点动键，坐标轴按快速进给倍率设定的速度点动，其左上角带有指示灯。
17）+X点动键：
在手动方式下按动此键，X轴向正方向点动。
18）-Z点动键：
在手动方式下按动此键，Z轴向负方向点动。
19）X轴选键：
在回零、手动和手轮方式下对X轴进行操作时，首先按下此键选择X轴执行动作，选中后其左上角指示灯点亮。
20）Z轴选键：
在回零、手动和手轮方式下对Z轴进行操作时，首先按下此键选择Z轴执行动作，选中后其左上角指示灯点亮。
手轮/快速倍率键
21）×1/F0键：
手轮方式时，执行1倍动作；手动方式时，按下快速叠加键和点动方向键执行进给倍率设定的F0的速度进给；其左上角带有指示灯。
22）×10/25%键：
手轮方式时，执行
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