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加工原则
加工路线的确定
数控车床进给加工路线指车刀从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切人、切出等非切削空行程路径。
精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此，确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。
在数控车床加工中，加工路线的确定一般要遵循以下几方面原则。
①应能保证被加工工件的精度和表面粗糙度。
②使加工路线短，减少空行程时间，提高加工效率。
③尽量简化数值计算的工作量，简化加工程序。
④对于某些重复使用的程序，应使用子程序。
优缺点西门子PLC模块6ES7221-1BF32-0XB0
数控加工有下列优点：
①大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装。如要改变零件的形状和尺寸，只需要修改零件加工程序，适用于新产品研制和改型。
②加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，适应飞行器的加工要求。
③多品种、小批量生产情况下生产效率较高，能减少生产准备、机床调整和工序检验的时间，而且由于使用切削量而减少了切削时间。
④可加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位。
数控加工的缺点是机床设备费用昂贵，要求维修人员具有较高水平。

简介
它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年台数控机床问世（由帕森斯和麻省理工学院合作），成为世界机械工业*一件划时代的事件，推动了自动化的发展。
数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。[2]技术领域
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，如数控机床等。其技术涉及多个领域：

(1)机械制造技术；

(2)信息处理、加工、传输技术；

(3)自动控制技术；

(4)伺服驱动技术；

(5)传感器技术；

(6)软件技术等。
数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和*工业的使能技术和基本的装备。信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其产业，而且在"高精尖"数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

基础
什么是CNC
传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。这就是我们说的“数控加工”。数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。
“CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写
数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件
由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。程序的输入是通过控制介质来的。

编程
通常数控编程可分为两种情况：手动编程与自动编程。对于外形比较简单的（例如数控车床车简单内外轮廓，数控铣床铣平面等）可用手动编程，这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。而自动编程就比较复杂了，一般用于几何形状比较复杂的零件，计算量比较大，人力难以完成的零件。常用的自动编程软件有：UG Master CAM catia 等。

发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五坐标AC摆角数控龙门铣床、龙门移动式三坐标数控龙门铣床等。
高速化发展
随着数控系统核心处理器性能的进步，目前高速加工中心进给速度可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右。世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需8小时。
由于机构各组件分工的化，在主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟1．5万转以上的机种），已成为*的机械产品要件。
精密化发展
随着伺服控制技术和传感器技术的进步，在数控系统的控制下，机床可以执行亚微米级的运动。在加工精度方面，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
开放化发展
由于计算机硬件的标准化和模块化，以及软件模块化，开放化技术的日益成熟，数控技术开始进入开放化的阶段。开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
复合化发展
随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。
数控车床的选用
数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量大，覆盖面的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化，加工质量稳定可靠等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到的普遍重视并得到了迅速的发展。
数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。合理选用数控车床，应遵循如下原则：
选用原则
1. 前期准备
确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量，拟定数控车床应具有的功能是做好前期准备，合理选用数控车床的前提条件 满足典型零件的工艺要求
典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。 根据可靠性来选择，可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时，长时间稳定运行而不出故障。即平均*时间长，即使出了故障，短时间内能恢复，重新投入使用。选择结构合理、制造精良，并已批量生产的机床。一般，用户越多，数控系统的可靠性越高。
2.机床附件及刀具选购
机床随机附件、备件及其供应能力、刀具，对已投产数控车床、车削中心来说是十分重要的。选择机床，需仔细考虑刀具和附件的配套性。
3.注重控制系统的同一性便利。教学单位，由于需要学生见多识广，选用不同的系统，配备各种仿真软件是明智的选择。
4.根据性能价格比来选择
做到功能、精度不闲置、不浪费，不要选择和自己需要无关的功能。
5.机床的防护
需要时，机床可配备全封闭或半封闭的防护装置、自动排屑装置。
在选择数控车床、车削中心时，应综合考虑上述各项原则。

优势编辑

完美整合

SIMATIC HMI 基础面板的性能经过优化，旨在与这个新控制器以及强大的集成工程组态完美兼容，可确保实现简化开发、快速启动、的水平 [3]  。

用于可扩展设计中紧凑自动化的模块化概念。

实现了通信简便，有效的技术任务解决方案，并*一系列的独立自动化系统的 应用需求。

在工程组态中实

使用完全集成的新工程组态 SIMATICSTEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 对 SIMATIC S7-1200 进行编程。SIMATIC STEP 7 Basic 的设计理念是直观、易学和易用。这种设计理念可以使您在工程组态中实现一些智能功能，例如直观编辑器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能让您的工程进行的更加迅速。这款新软件的体系结构源于对未来创新的不断追求，西门子在软件开发领域已经有很多年的经验，因此 SIMATIC STEP 7 的设计是以未来为导向的 [4]  。

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设计和功能编辑

S7-1200功能图片

S7-1200功能图片(12张)

SIMATIC S7-1200 CPU [5] 

西门子代理商模块6ES7221-1BF32-0XB0

SIMATIC S7-1200 系统有五种不同模块，分别为 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。其中的每一种模块都可以进行扩展，以*您的系统需要。可在任何 CPU 的前方加入一个信号板，轻松扩展数字或模拟量 I/O，同时不影响控制器的实际大小。可将信号模块连接至 CPU 的右侧，进一步扩展数字量或模拟量 I/O 容量。CPU 1212C 可连接 2 个信号模块，CPU 1214C 、CPU1215C和CPU1217C可连接 8 个信号模块。后，所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左侧均可连接多达 3 个通讯模块，便于实现端到端的串行通讯。

安装简单方便 [6] 

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都有内置的卡扣，可简单方便地安装在标准的 35 mm DIN 导轨上。这些内置的卡扣也可以卡入到已扩展的位置，当需要安装面板时，可提供安装孔。SIMATIC S7-1200 硬件可以安装在水平或竖直的位置，为您提供其它安装选项。这些集成的功能在安装过程中为用户提供了大的灵活性，并使 SIMATIC S7-1200 为各种应用提供了实用的解决方案。.

　　 [6]  节省空间的设计

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都经过专门设计，以节省控制面板的空间。例如，经过测量，CPU 1214C 的宽度仅为 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度仅为 90 mm。结合通信模块和信号模块的较小占用空间，在安装过程中，该模块化的紧凑系统节省了宝贵的空间，为您提供了和大灵活性。

 
SIMATIC S7-1200

可扩展的紧凑自动化的模块化概念 [6] 

它实现了简便的通信、有效的技术任务解决方案，并能*一系列的独立自动化需求。

亮点编辑

可扩展性强、灵活度高的设计

信号模块： [7] 

大的 CPU 多可连接八个信号模块，以便支持其它数字量和模拟量 I/O。

信号板： [6] 

可将一个信号板连接至所有的 CPU，让您通过在控制器上添加数字量或模拟量 I/O 来自定义 CPU，同时不影响其实际大小。SIMATIC S7-1200 提供的模块化概念可让您设计控制器系统，以*您应用的需求。

内存

为用户程序和用户数据之间的浮动边界提供多达 50 KB 的集成工作内存。同时提供多达 2 MB 的集成加载内存和 2 KB 的集成记忆内存。可选的 SIMATIC 存储卡可轻松转移程序供多个 CPU 使用。该存储卡也可用于存储其它文件或更新控制器系统固件 [6]  。

集成的 PROFINET 接口

集成的PROFINET 接口用于进行编程以及 HMI 和 PLC-to-PLC 通信。另外，该接口支持使用开放以太网协议的第三方设备。该接口具有自动纠错功能的 RJ45 连接器，并提供 10/100 兆比特/秒的数据传输速率。它支持多达 16 个以太网连接以及以下协议：TCP/IP native、ISO on TCP 和 S7 通信。

SIMATIC S7-1200 集成技术

SIMATIC S7-1200 具有用于进行计算和测量、闭环回路控制和运动控制的集成技术，是一个功能非常强大的系统，可以实现多种类型的自动化任务 [8]  。

用于速度、位置或占空比控制的高速输出 [9] 

SIMATIC S7-1200 控制器集成了两个高速输出，可用作脉冲序列输出或调谐脉冲宽度的输出。当作为 PTO 进行组态时，以高达 100 千赫的速度 提供50% 的占空比脉冲序列，用于控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用其中两个高速计数器在内部提供对脉冲序列输出的反馈。当作为 PWM 输出进行组态时，将提供带有可变占空比的固定周期数输出，用于控制马达的速度、阀门的位置或发热组件的占空比。

　　PLCopen 运动功能块

SIMATIC S7-1200 支持控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用轴技术对象和认可的 PLCopen 运动功能块，在工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic 中可轻松组态该功能。除了“home”和“jog”功能，也支持移动、相对移动和速度移动。

驱动调试控制面板 [9] 

工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的驱动调试控制面板，简化了步进马达和伺服驱动器的启动和调试操作。

它提供了单个运动轴的自动控制和手动控制，以及在线诊断信息。

用于闭环回路控制的 PID 功能 [9] 

SIMATIC S7-1200 多可支持 16 个 PID 控制回路，用于简单的过程控制应用。借助 PID 控制器技术对象和工程组态SIMATIC STEP 7 Basic 中提供的支持编辑器，可轻松组态这些控制回路。另外，SIMATIC S7-1200 支持 PID 自动调整功能，可自动为节省时间、积分时间和微分时间计

整值。

PID 调试控制面板 [9] 

SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的 PID 调试控制面板，简化了回路调整过程。它为单个控制回路提供了自动调整和手动控制功能，同时为调整过程提供了图形化的趋势视图。

SIMATIC S7-1200硬件创新…

集成Profinet / Ethernet 端口 – [10] 

不需要专用编程电缆和以太网扩展模块，减少了安装空间和成本。

信号板的概念 – [9] 

信号板可以增加额外的I / O点，而不必要改变CPU的体积；例如仅仅需要一路热电阻传感器信号的输入，通过信号板就可以完成。

CPU本体集成数字量I/O，模拟量I/O和运动控制I/O – [9] 

不需要额外的硬件扩展，减少了PLC安装空间和成本。

SIMATIC S7-1200软件创新…

Step7 Basic是针对逻辑控制，HMI和网络通信功能进行开发的通用型编辑器 – [11] 

所有向导，工具条和菜单具有相似的可视化效果，易于学习与维护可节约使用者大量时间。

自动检测和上载的概念 –

在设计阶段，硬件组态简单快速，所有文档存储于CPU中，包括符号，注释，描述，易于维护。

无需其它软件工具 –

具有PID控制环节自整定功能，应用PLCopen 架构的运动控制功能，这些功能都嵌入到工程软件包括用户程序中。

SIMATIC S7-1200新特性…

[9]  安全集成 –

未经授权不能修改代码或过程量，提高操作的安全性。

[9]  作为通信模块与主站链接 –

集成的通讯接口能够快速、简单的与设备建立链接，比如SIRIUS软启动器和RFID识别器。

[9]  专有技术保护 –

通过密码保护，未经授权的第三方无法打开你的程序和算法。

[9]  智能IO设备 –

通过简单的组态， 利用对I/O映射区的读写操作，使S7-1200 控制器搭建成（实现）主从结构的分布式I/O应用。

[9]  集成跟踪功能 –

为了高效调试、快速的解决现场遇到的问题，S7-1200 新发布的V4.0版本集成了功能强大的信号示踪与分析工具，可以分析CPU所有的变量，标签，模拟量和数字量信号。

[9]  配方功能 –

直接存储在CPU的内部存储器或扩展存储器中。

[9]  DB块的在线–

CPU在RUN 模式下，可以下载已修改的数据块。

[9]  RFID和条码识别 –

通过扩展RF120C模块能够让S7-1200集成有 [12]  RFID和条码识别功能。

集成WEB服务器

以访问系统和过程信息，以及识别数据

具有系统诊断功能

通信参数诊断和分析

可以通过符号表和自定义符号方式，访问过程数据

用户可自定义 Web页面

固件升级

[9]  数据日志

可以从 Web 服务器的“文件浏览器”页面打开、编辑、保存、重命名或删除数据日志文件。数据日志文件按照标准 CSV 格式存储。

可以记录用户自定义符号。