班級:奈米一乙 學號:4a314034 4a314036 學生:蔡逸龍 許凱銘 老師:李洋憲 數控工具機報告 班級:奈米一乙 學號:4a314034 4a314036 學生:蔡逸龍 許凱銘 老師:李洋憲

1.數值控制工具機的構造 數控系統：此為數控工具機之核心，由讀帶機或標準介面、鍵盤輸入程式，可記憶在磁泡記憶體（bubble memory）在經CPU（Central Processing Unit）的判斷運算比較，由此系統發出命令驅動伺服馬達做旋轉來帶動機構系統，並能接收量度系統的信號來比較做修正。 伺服系統：此系統為接受數控系統的命令來做放大及驅動，其包括伺服馬達、伺服放大器、液壓驅動器……等。 機構系統：為工具機之主體，如基價、基座、主軸、軸承、齒輪係、滾珠導螺桿、儲刀倉、工作臺、刀具交換器……等。此機構由伺服系統來驅動。 又稱回饋系統（feedback system），主要為量測刀具或床台之移動了多少距離，提供給數控系統作為判斷比較預期移動距離是否執行完畢，若還沒有執行完畢則再繼續移動，其組件如光學尺（optical scale）、迴轉式脈衝產生器（rotary pulse generator）線性脈衝產生器（linear pulse generator）……等。

1.數值控制工具機的構造 伺服馬達（Serno motor）之功用為接受控制系統程式指令而旋轉，帶動導螺趕在帶動刀塔或床台到指定位置；伺服（Servo）一詞係源至拉丁與Servus（奴隸）之字，與英文Slave同意，具有遵照命令行事之意義，具有遵照命令行事之意義，所以數控工具機能準確的切削都由伺服馬達來驅動，伺服馬達可分為下列三種。

伺服馬達 （一）直流伺服馬達（D.C. servo mortor）數值機械最常用的馬達是永磁型（permanent magnet）直流伺服馬達，其定予磁場由永久磁鐵所構成，因此磁通是固定的，不需額外的電源供應 直流伺服馬達之優點如下： 1. 加、減速容易控制，反應佳且高轉速下旋轉角度準確。 2. 速度易於控制且安定。 3. 可連續旋轉並能適應頻繁的加、減速。 4. 能輸出大扭力。 5. 可靠性高、壽命長、振動少、保養容易。

伺服馬達 (二)脈衝馬達  (pulse motor):此馬達又稱為步進馬達(stepping motor),代數控工具機較少使用，其馬達是接受程式指令所形成的脈衝而旋轉,達受到一個脈衝而旋轉一個單位角度 脈衝馬達基本構造:由外圈之定子(stator)與內圈之轉子(rotor)串聯而成,旋轉時由定子按相依順序產生磁場吸引轉子之磁極轉子旋轉,每一組轉子與定子之齒(相)都互相差一少許位置,依此類推,只要控制定子之磁場即可控制馬達之轉

伺服馬達 (三)電氣一油壓脈衝馬達(electric hydraulic pulse motor):電氣一油壓脈衝馬達,是由脈衝馬達及油壓伺服機構兩部份構成,一般使用在重型工具機之床台上進給,其可以由油壓馬達的輸出軸一面追蹤脈衝馬達的運動狀態,一面與脈衝馬達一樣地做步進式迴轉,此系統的油壓動作,比脈衝馬達的馬力大。

滾珠螺桿 滾珠螺桿在NC工具機中是接受伺服馬達的動力旋轉運動精確的傳遞為直線運動,在傳統的工具機螺桿是用梯形螺紋 梯形螺紋缺點: 2. 因摩擦阻力大,所以易生熱變形,導致傳送之位移不準確。 3. 梯形螺紋與螺帽因摩擦阻力大,而使用久了間隙增大,雖可用背隙消除器消除之,但會增加摩擦阻力再使馬力提高。

2.數值控制系統之型式 開環式系統(open loop system)及半閉環式系統(semiclosed loop system)為一般NC機械之主要伺服型式(期精度受傳動系統配合誤差之影響)。 反饋補正開環式系統及閉環式系統常用於高精度及大型NC工具機上。

開環控制系統（Open-loop control system ） 最簡單的一種控制方式，是指受控客體不對控制主體產生反作用的控制過程，也即不存在反饋迴路的控制。 在這種控制中，控制系統的輸出僅由輸入來確定。在實際中則表現為控制主體在發出控制指令後，不再參照受控客體的實際情況重新調整自己的指令。

閉環式控制系統(closed loop control system)   閉環式控制系統除具有開環式控制系統之功能外，在系統中另加反饋系統、誤差測定器及資料轉譯系統 在運作過程中，當輸入之資料經傳動系統輸出時，即由測定器測定誤差並比較、補正而反饋輸出，如此自動調整伺服機構，可得到精確之輸出定位，因此本系統適用於較高精度之NC控制機械。

半閉環式系統(semi –closed loop system) 半閉環式系統為現在一般數控工具機所採用，此系統隻轉換器採用旋轉式光電解碼器，裝在DC伺服馬達軸端來偵測滾珠螺旋桿旋轉的角度，所以無法準確偵測出床台之直線移動位置，因此整台數控工具機隻精度決定於機器本身與滾珠螺桿的精度，但機器精度可由控制系統之螺距誤差與背隙誤差補償功能來克服，所以一般之數控工具機控制系統具有上述兩種功

數值控制機械以刀具運動型式可分為下列兩種： (一)     定位或點對點數值控制機械: 此定位或點對點數控機械只是控制刀具在終點位置準確，不考慮其移動軌跡，例如鑽床之鑽孔動作，控制鑽頭位置準確，然後鑽頭再以預定之轉速與進給率自動下降做鑽孔動作。 (二)  輪廓或連續數值控制機械:這是一般數控工具機具有的功能，可兩軸或三軸同動，不只控制刀具之終點位置準確，還要控制刀具切削軌跡。

3.CNC(Computer Numerical Control)定義

3.CNC主要機種 日本發那科Fanuc 三菱Mitsubishi系統 德國西門子Siemens

日本發那科Fanuc數控系統的產品特點 （1） 結構上長期採用大板結構，但在新的產品中已採用模塊化結構。 （2） 採用專用LSI，以提高集成度、可靠性，減小體積和降低成本。 （3） 產品應用範圍廣。每一CNC裝置上可配多種上控制軟體，適用於多種機床。 （4） 不斷採用新工藝、新技術。如錶面安裝技術SMT、多層印製電路板、光導纖維電纜等。 （5） CNC裝置體積減小，採用面板裝配式、內裝式PMC（可編程機床控制器）。

日本發那科Fanuc數控系統的產品特點 （6） 在插補、加減速成、補償、自動編程、圖形顯示、通信、控制和診斷方面不斷增加新的功能： 插補功能：除直線、圓弧、螺旋線插補外，還有假想軸插補、極其坐標插補、圓錐面插補、指數函數插補、樣條插補等。 切削進給的自動加減速功能：除插補後直線加減速，還插補前加減速。 補償功能：除螺距誤差補償、絲杠反向間隙補償之外，還有坡度補償線性度補償以及各新的刀具補償功能。 故障診斷功能：採用人工智慧，系統具有推理軟體，以知識庫為根據查找故障原因。 （7） CNC裝置面向用戶開放的功能。以用戶特訂巨集程式、MMC等功能來實現。 （8） 支持多種語言顯示。如日、英、德、漢、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麥語等。 （9） 備有多種外設。如FANUC PPR， FANUC FA Card，FANUC FLOPY CASSETE，FANUC PROGRAM FILE Mate等。 （10） 已推出MAP（製造自動化協議）介面，使CNC通過該介面實現與上一級電腦通信。

4.CNC車床座標設定方式 機械參考點(Machine REFERENCE point): 或稱為機械原點，它是機械上的一個固定的參考點。 工作參考點(Work reference points): 或稱工作原點，它是工作座標系統之原點，該點是浮動的，由程式設計者依需要而設定，一般被設定於工作台上（工作上）任一位置。  程式參考點(Program reference points): 或稱程式原點，它是工作上所有轉折點座標值之基準點，此點必須在編寫程式時加以選定，所以程式設計者選定時須選擇一個方便的點，以利程式之寫作。

5.設計完成一車工工件之程式

工件放大圖

程式 G50 S2000 最高轉速每分鐘2000轉 G96 S180 M03 固定周速每分鐘180 主軸正轉 M08 ; X65.0 Z0 ; 快速移動 HH―→A G01 X-2.0 F0.2 ; 直線切削，端面 A―→B G00 Z1.0 X62.0 ; 快速移動 B―→C 循環起點 G71 U2.5 R1.0 ; 粗車深度2.5mm 退刀1.0mm G71 P101 Q102 U0.3 W0.1 F0.2橫向切削複循環 X預留量0.3 Z預留量0.1 F進給0.2 N101 G00 X20.0 ; 快速移動 C―→Y 精車路徑G01 Z-20.0 F0.15; 直線切削 Y―→Z X40.0 Z-35.0 ; 直線切削 Z―→AA Z-50.0 ; 直線切削 AA―→N N102 X60.0 ; 直線切削 N―→BB G00 X100.0 Z50.0 ; 快速移動 C―→HH G28 U0 W0 回歸原點