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(duì)機(jī)床動(dòng)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 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(chǔ)器。I/O裝置基本組成部件為：鍵盤；顯示器；檢測(cè)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(dòng)機(jī)；伺服驅(qū)動(dòng)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(duì)機(jī)械系統(tǒng)的速度、位置和角度的控制以及對(duì)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(duì)伺服系統(tǒng)的控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的控制?？刂屏鞒虨椋孩贁?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)；②該信號(hào)經(jīng)數(shù)控模塊的變換和放大；③伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)等部件的移動(dòng)；⑤通過預(yù)設(shè)的檢測(cè)元件，將運(yùn)動(dòng)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(duì)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(duì)應(yīng)的伺服控制器或驅(qū)動(dòng)器；③手控盒單元：包含了點(diǎn)動(dòng)和手搖旋鈕。為避免因距離不當(dāng)所導(dǎo)致的信號(hào)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。

2 數(shù)控系統(tǒng)的硬件連接

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(dòng)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(chǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)的PLC程序并調(diào)試。著重檢測(cè)各執(zhí)行元件、各輸入輸出信號(hào)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。可以得出操作人在操作面板上的各項(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

3 結(jié)束語

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(duì)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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[2]姚洪江.基于全數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)的研究[J].西安理工大學(xué),2003,(3).

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2096-2789（2016）11-0186-02