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数控机床控制系统

  数控机床控制系统_机械/仪表_工程科技_专业资料。第3章 数控机床控制系统 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 数控系统概述 机床常用数控系统 数控机床PMC 数控机床的强电控制系统 数控机床故障的判定 3.1 数 控 系 统 概 述 数控

  第3章 数控机床控制系统 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 数控系统概述 机床常用数控系统 数控机床PMC 数控机床的强电控制系统 数控机床故障的判定 3.1 数 控 系 统 概 述 数控系统性能的优劣决定了数控机床 加工效率、成形精度和运行的稳定性。 数控系统可以控制机床实现二轴、三 轴或多轴联动加工 。 加工中心与普通数控机床的区别在于 有无刀库和自动换刀装置。 3.1.1 数控系统的计算机功能 1.具有与计算机网络进行通信和 联网的功能 2.实现远程控制的功能 3.1.2 数控系统的高效加工功能 1.自动原点补偿 数控机床自身携带的专用位置检测工 具对工件的侧边进行定长扫描(可以自动 或手动),以扫描后诸点的拟合直线作为 数控机床水平面内的X坐标轴的方向,数 控机床的绝对坐标系同时以X轴为准进行 粗加工前的位置补偿。 2.高阶曲线插补 通过程序段预读(1000段或更多)的 方式,将折线重新拟合为曲线,数控系统 以此曲线加工轨迹控制刀具的运动 。 3.刀具磨损补偿值记忆 根据刀具的使用时间按照预定的补偿量 对刀具直径和刀具的长度进行补偿。 4.区域加工功能 根据工序余量的特点,在加工区域中 设置任意多个特定要求的加工区域,每个 区域的切削参数不同。 5.切削异常检出功能及寿命控制 在数控系统中设置每一把刀具在正常状 态下用额定切削用量工作的切削负荷。当切 削负荷增加到一定程度时,数控系统会认为 刀具磨损严重需要更换刀具。刀具寿命控制 功能,即数控系统允许设置每一把刀具的最 佳工作寿命,达到工作时间不管刀具的工作 状态如何均进行刀具的自动更换 。 3.2 机床常用数控系统 3.2.1 SIEMENS数控系统 SINUMERIK 840D共设置有10个数控 通道,具有同时处理10组加工数据的能力; 最多可控制24个NC轴和6个主轴。标准配 备的以太网接口具有很强的通信功能 。 3.2.2 FANUC数控系统 FANUC 16/18系列数控系统具有多主轴、 多控制轴控制功能,数控铣床可以构成具有 三轴联动和五轴联动功能的加工中心;具有 与计算机联网组成柔性制造系统的能力。 开发有存储卡在线DNC加工功能。 FANUC数控系统及伺服系统采用 3×220V、50Hz交流电源标准 。 3.3 数控机床PMC 3.3.1 PMC概述 PMC又称为数控机床内置式PLC,是 对数控系统功能进行的二次开发。 NC模块、PMC模块在数控系统中的关 系如图3.3所示。 图 3 3 模 块 、 模 块 在 数 控 系 统 中 的 关 系 . NC PMC 3.3.2 数控机床PMC的动作要求 ① 具有加工中心的基本控制功能; ② 具有刀库管理和自动换刀控制功能; ③ 具有双工作台交换功能; ④ 具有工作台定角度分度定位控制功 能; ⑤ 具有故障诊断、显示和报警功能。 在操作界面上加工中心的PMC功能可以 分为两部分:报警功能部分和动作功能部分。 在拟定动作功能时,应尽可能多的考虑 执行该动作的安全限制条件,使特定的动作 能安全、高效、顺利进行,这些限制条件应 覆盖包括国家安全、劳保等法规所规定的限 制条件。 3.3.3 PMC程序总体结构 1.模块化的PMC软件开发思想 每一个模块完成特定的功能。 每一个子模块都可以在NC的人—机接 口PLC参数设置栏中设置开关条件 。 2.PMC软件的总体结构 (1)头文件 PMC程序所需要的基本规范和数学定义 等称为头文件 (2)变量声明 接口、变量等定义 定义PMC的输入点 定义PMC的输出点 动作停留时间的长短、位移的距离、运 动的速度等等。 约定:如果参数用以表示时间,其单 位时间为1/512s;如果参数用以表示长度, 其单位长度为1/1000mm;如果参数用以表 示速度,其单位为mm/min。 (4)PMC软件组成 PMC软件分为初始化、运行和关闭三 个组成部分。 3.加工中心的基本功能程序段 加工中心的基本功能包括轴运动控制、 手轮、归零、各种工作方式转换、主轴准 停、手动调整操作面板的管理等功能。 (1)工作方式转换程序段 (2)主轴速度修调 3.3.4 PMC典型子模块举例 Z轴去换刀位; 主轴准停; 刀库前进; Y轴去换刀位; X轴去换刀位; 松刀吹气; 主轴还刀后刀库退回; 计算最短选刀路径; 启动刀盘旋转; 刀库前进; 主轴抓刀; X轴去刀库安全返回位; 主轴抓刀后刀库退回; 解除主轴准停。 3.4 数控机床的强电控制系统 合适的强电控制系统,使它能够接受数 控系统发出的弱电信号,并将弱电信号放 大后去控制强电设备的运转。同时,数控 机床工作时的各种信号又可以用合适的电 平回馈给数控系统。 强电系统在设计时应充分考虑避免外 界干扰信号的侵入和数控机床本身强电元 件起动和停止时可能产生的干扰。对外界 干扰信号(如:大型动力机械起动、电弧 焊机焊接时等)采取隔离变压器或自动交 流稳压器进行处理可以取得良好的效果; 对于强电系统内部接触器吸合等产生 的干扰信号,使用浪涌抑制元件可以消除 其影响;对于数控系统通信使用的控制信 号电缆使用单端或两端接地的方式可以有 效消除电磁波的干扰;数控机床的控制柜 一定要良好接地使其能够良好屏蔽外部的 电磁干扰信号;在控制柜内部的数控系统 和伺服驱动系统等运动控制系统也应采取 良好的接地措施 。 3.4.1 加工中心PMC的I/O点 进入PLC逻辑控制的信号如下。 1.PLC与第二操作面板间的连接信号 2.PLC与手轮之间的连接信号 3.PLC与手动操作面板间的连接信号 4.PLC与机床主体之间的连接信号 5.PLC与各轴驱动单元之间的连接信 号 6.其他信号 3.5 数控机床故障的判定 故障可以分为数控系统故障、伺服系 统故障、液压系统故障和机械系统故障等 几种,数控系统的故障通常由数控系统自 身的逻辑处理程序直接处理 。 坐标轴伺服系统或主轴驱动系统通常在 制造时也设置了几十甚至上百的故障信息 。 在液压系统和机械系统等系统内部,设 置有许多保证系统稳定正常运转的传感器, 如:接近开关、温度传感器、力传感器、振 动传感器以及过电压、过电流、缺相等检测 元件 。



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