齊 博,陳宏超
(沈陽機(jī)床股份有限公司中捷立加分公司,遼寧 沈陽 110142)
龍門式數(shù)控鉆床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
齊 博,陳宏超
(沈陽機(jī)床股份有限公司中捷立加分公司,遼寧 沈陽 110142)
設(shè)有數(shù)控系統(tǒng)并能通過數(shù)字信息技術(shù)對機(jī)床動作進(jìn)行控制的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床。龍門式數(shù)控鉆床是目前機(jī)械制造業(yè)保證產(chǎn)品高精度、高生產(chǎn)率、高質(zhì)量的有效保證手段。而龍門式數(shù)控鉆床性能的優(yōu)良在一定程度上取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能。
FANUC0i-TD;數(shù)控系統(tǒng);方案
1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成
(1)數(shù)控系統(tǒng)控制各坐標(biāo)軸移動是龍門式數(shù)控鉆數(shù)控加工設(shè)備的核心部分,數(shù)控機(jī)床最基本的三個(gè)組成部分為:數(shù)控裝置;輸入輸出裝置;伺服驅(qū)動裝置。數(shù)控裝置最基本的組成部分為:I/O接口數(shù)據(jù)線;各部件控制線;運(yùn)算器;存儲器。I/O裝置基本組成部件為:鍵盤;顯示器;檢測開關(guān);指示燈;手控盒;數(shù)據(jù)接口。伺服系統(tǒng)的基本組成部件為:伺服電動機(jī);伺服驅(qū)動器;反饋裝置,如圖1所示。
圖1 數(shù)控系統(tǒng)的組成
(2)輸入輸出裝置的主要功能為傳輸用于加工零部件的數(shù)控加工程序并能在面板或顯示器上顯示加工時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)控系統(tǒng)主要通過數(shù)據(jù)運(yùn)算控制或時(shí)序邏輯控制來實(shí)現(xiàn)對機(jī)械系統(tǒng)的速度、位置和角度的控制以及對機(jī)床溫度、工作壓力、液體及氣體流量的控制。數(shù)控系統(tǒng)通過對伺服系統(tǒng)的控制來實(shí)現(xiàn)對機(jī)床運(yùn)動的控制??刂屏鞒虨椋孩贁?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號;②該信號經(jīng)數(shù)控模塊的變換和放大;③伺服驅(qū)動裝置得到指令控制伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行該指令;④伺服電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床工作臺等部件的移動;⑤通過預(yù)設(shè)的檢測元件,將運(yùn)動部件的位置、速度和角度等信息回傳給數(shù)控系統(tǒng),系統(tǒng)將收到的信息與發(fā)出指令相比較對偏差進(jìn)行修正,保證了設(shè)備的精度。
1.2 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
FANUC0i-TD系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床。該系統(tǒng)是CNC、PMC、MMC三位一體的數(shù)控裝置,具有最大控制4個(gè)軸的強(qiáng)大功能。結(jié)構(gòu)上采用模塊式結(jié)構(gòu),具有體積小,集成度高,可靠性高,性價(jià)比高的特點(diǎn)。因此本方案的數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC0i-TD數(shù)控系統(tǒng),該數(shù)控系統(tǒng)主要有以下三部分組成:①控制面板:包含了操作鍵盤和面板、彩色顯示器、可供程序傳輸?shù)亩喾N接口;②電機(jī)與其相對應(yīng)的伺服控制器或驅(qū)動器;③手控盒單元:包含了點(diǎn)動和手搖旋鈕。為避免因距離不當(dāng)所導(dǎo)致的信號衰減和失真問題,本設(shè)計(jì)將PMC安裝在操作面板后,配以智能位置控制卡,保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。
數(shù)控單元包含了以下部分:①數(shù)控可編程控制器;②數(shù)控編程鍵盤;③手持單元;④機(jī)床控制面板;⑤伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng),如圖2所示。
圖2 數(shù)控系統(tǒng)硬件連接圖
數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)之間是通過現(xiàn)場總線進(jìn)行連接,并通過電機(jī)編碼器的反饋構(gòu)成位置的半閉環(huán)控制。機(jī)床運(yùn)行時(shí),操作人員通過控制面板向系統(tǒng)發(fā)布控制指令或加工程序,數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)得到的指令和零件加工程序,經(jīng)過內(nèi)部的計(jì)算和對命令的處理,在發(fā)出邏輯控制指令的同時(shí),向伺服系統(tǒng)控制指令,實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的控制。因此為保證機(jī)床運(yùn)行的可靠性,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮接口的匹配性和可靠性。并應(yīng)按照電氣技術(shù)圖進(jìn)行連接。
3 PLC與數(shù)控系統(tǒng)
確保機(jī)床內(nèi)部元件安裝正確后,需對設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。首先按照設(shè)計(jì)功能需求,設(shè)計(jì)對應(yīng)的PLC程序并調(diào)試。著重檢測各執(zhí)行元件、各輸入輸出信號的正確性。數(shù)控機(jī)床的PLC程序與數(shù)控系統(tǒng)中各部分的關(guān)系如圖3所示??梢缘贸霾僮魅嗽诓僮髅姘迳系母黜?xiàng)控制,要經(jīng)過PLC程序傳遞給控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)控制命令,也由PLC程序進(jìn)行計(jì)算,并且按照控制要求發(fā)出控制指令。
圖3 PLC與數(shù)控系統(tǒng)關(guān)系圖
文章闡述機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成,以及相關(guān)部件的組成。文章設(shè)計(jì)的機(jī)床采用FANUC 0i-TD系統(tǒng)并給出了龍門式數(shù)控鉆數(shù)控系統(tǒng)的硬件進(jìn)行連接,對于應(yīng)用FANUC 0i-TD系統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)和調(diào)試有一定的借鑒意義。
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