【正文】 26 結(jié) 語 29 參考文獻 30 謝 辭 31 1 前 言 在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的當今時代，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成功地從手動機床操作完成了自身的蛻變。我們今天面對著這樣的事實，數(shù)控工藝已經(jīng)從一種傳統(tǒng)的手工操作發(fā)展到全自動操作，隨著相關(guān)技術(shù)的 發(fā)展和進步，不斷有新的知識融合在數(shù)控中。 數(shù)控機床是綜合應(yīng)用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，他的出現(xiàn)以及所帶來的巨大效益，引起世界各國科技界和工業(yè)界的普遍重視。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床已是衡量一個國家制造工業(yè)水平的重要標志。發(fā)展數(shù)控機床是當前我國機械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是未來的、工廠自動化的基礎(chǔ)。數(shù)控機床的大量使用，需要大批能熟練掌握現(xiàn)代數(shù)控機床的 編程、操作和維修的工程技術(shù)人員。 如果把數(shù)控加工編程比喻為我們生命中的陽光、空氣和水，難免會感到夸張，但毋庸質(zhì)疑 的一點卻是：數(shù)控加工編程已經(jīng)深深地溶入了現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟中，并在其中顯現(xiàn)了十分重要、甚至是不可替代的作用。 數(shù)控機床是一種高效的自動化加工設(shè)備，它嚴格按照加工程序，自動的對被加工工件進行加工。我們把從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序，簡稱數(shù)控程序，它是機床數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。數(shù)控系統(tǒng)的種類繁多，它們使用的數(shù)控程序語言規(guī)則和格式也不盡相同，當針對某一臺數(shù)控機床編制加工程序時，應(yīng)該嚴格按機床編程手冊中的規(guī)定進行程序編制。 2 一． FAGOR 8025/8030 數(shù)控系統(tǒng)簡介 FAGOR 8025/8030 數(shù)控系統(tǒng)是由西班牙 FAGOR 公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品它有 T、 TG、 TS 三個系列，其中 T 系列為車床系列， TG 系列為帶有圖形功 能的車床數(shù)控系統(tǒng)， TS 為具有刀具自旋轉(zhuǎn)功能的車床數(shù)控系統(tǒng)。系統(tǒng)最多可驅(qū) 動六個坐標軸，也可以接受六個坐標軸的反饋輸入，可以實現(xiàn)三軸聯(lián)動直線插補， 兩軸直線或圓弧插補。系統(tǒng)分辨率為 1um,機床定位精度接近 2um。系統(tǒng)中 G00 的最大進給速度可達到 ，可控最大主軸轉(zhuǎn)速為 9999r/min。刀庫容量 可達 99 把刀具。 8 英寸單色 CRT 顯示器可進行靜、動態(tài)圖形顯示 。經(jīng) RS232 和 RS485 通信接口可以很容易地實現(xiàn)通訊和聯(lián)網(wǎng)。具有完備的刀具補償功能， 有較強的錯誤診斷能力，還具有探針輸入功能。 外形結(jié)構(gòu) FAGOR 8025/8030 車床數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)如圖 所示，其操作面板、 CRT顯示器和系統(tǒng)主板采用一體化集成安裝結(jié)構(gòu)。該數(shù)控系統(tǒng)分為不帶 PLC 型和內(nèi)裝 PLC 型兩種形式，其前面板及外形結(jié)構(gòu)相同，后面板 I/O 連接器數(shù)量不同，不帶 PLC 型只有 I/O I/O2 兩個 I/O 連接器，而內(nèi)裝 PLC 型有 I/O I/O I/O3三個 I/O 連接器，如圖 所示。 3 圖 FAGOR 8025/8030 數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu) I/O 連接器配置 FAGOR 8025/8030 數(shù)控系統(tǒng)采用交流 220V 電源供電，靠后備鋰電，保存機床參數(shù)等信息。該系統(tǒng)有兩個 I/O 連接器， 5 個編碼器輸入插座， 1 個電子手輪輸入插座， 2 個串行通信接口。 4 圖 FAGOR 8025/8030 數(shù)控系統(tǒng)后面板布局 5 （ 1） I/O 連接器 I/O 連接器 I/O I/O2 用來向伺服驅(qū)動裝置提供模擬電壓給定信號，向外部獨立型 PLC 輸出輔助功能信號，接收外部 PLC 送來的同步 信號等，配置如圖 所示。其中 M1~M15 為 M 功能譯碼輸出； MST01~MST80 為 M、 S、 T 功能 BCD 編碼輸出，與 3 個選通信號 M Strobe、 S Strobe、 T Strobe 配合，實現(xiàn)輔助功能輸出控制； Emergency Stop 為外部輸入到 NCN 的急停信號， Feed Hold 為外部輸入到NCN 的進給保持信號，這兩個信號均為低電平有效。 6 圖 FAGOR 8025/8030 數(shù)控系統(tǒng) I/O 連接器 （ 2） 位置反饋編碼器輸入 A A A A4 A1~A4 為 4 個位置反饋旋轉(zhuǎn)編碼器輸入 15 針 插座，其中 A1 用于 X 軸反饋，A2 用于刀具或第 4 軸反饋， A3 用于 Z 軸反饋， A4 用于 C 軸或第 3 軸反饋。插針排列如圖 （ a）所示。 （ 3） 主軸編碼器輸入 A5 A5 為主軸編碼器輸入插座，用于主軸轉(zhuǎn)速反饋和螺紋加工，插針排列方式如 圖 （ b）所示。 （ 4） 電子手輪輸入 A6 A6 為電子手輪輸入插座， 1~5 號插針用于手輪輸入， 6~8 號插針用于探針輸入，插針排列如圖 （ c）所示。 7 圖 編碼輸入信號連接器 二． CK6150 數(shù)控車床 PLC 控制 概述 數(shù)控機床 的控制就是由數(shù)控系統(tǒng)和可編程控制器協(xié)調(diào)配合共同完成的。 [6]其中可編程控制器主要完成與邏輯運算有關(guān)的一些動作，沒有實現(xiàn)軌跡運動上的具體要求?？删幊炭刂破魍ㄟ^輔助控制裝置完成機床相應(yīng)的開關(guān)動作，如刀具的更換，工件的裝夾，冷卻液的開關(guān)，自動潤，滑等一些輔助動作。它還接收機床操作面板的指令，一方面直接 控制機床的動作，另一方面，將一部分信息送往數(shù)控系統(tǒng)用于加工過程的控制。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，多數(shù)機床邏輯控制器都由可編程控制器來實現(xiàn)，也就是利用 PLC中可靠的開關(guān)實現(xiàn)，從而避免相互矛盾和操作者有危險的現(xiàn)象出現(xiàn)。 2． 2 CK6150 數(shù)控車床 CK6150普通數(shù)控車床主要由床身、主軸變速箱、進給箱、刀架、尾座、絲桿和光杠等部分組成。具有性能優(yōu)越、操作方便、外形美觀、結(jié)構(gòu)先進等優(yōu)點。 主軸變速箱用來支承主軸和傳動其旋轉(zhuǎn)，它包含主軸及其軸承、傳動機構(gòu)、 8 啟停及換向裝置、制動裝置、操縱機構(gòu)及潤滑裝置。進給箱用來變換被加工螺紋和導(dǎo)程，以及獲得所需的各種進給量，它包含變換螺紋導(dǎo)程和進給量的變速機構(gòu)、變換螺紋種類的移換機構(gòu)、絲桿和光杠轉(zhuǎn)換機構(gòu)以及操作機構(gòu)等部件。溜板箱用來將絲桿或光杠傳來的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動并帶動刀架進給，控 制刀架運動的接通、斷開和換向等操作。 車床的切削運動包括卡盤或頂尖帶動工件的旋轉(zhuǎn)主運動。中小型普通車床的主運動和進給運動一般采用一臺異步電動機進行驅(qū)動。 [5]根據(jù)被加工零件的材料性質(zhì)、幾何形狀、工作直徑、加工方式及冷切條件的不同，要求車床有不同的切削速度，因此車床主軸需要在相當大的范圍內(nèi)改變速度，普通車床的調(diào)速范圍在70 以上，中小型普通車床多采用齒輪變速箱調(diào)速。車床主軸在一般情況下是單方向旋轉(zhuǎn)的，但在車削螺紋時，要求主軸能正反轉(zhuǎn)。主軸旋轉(zhuǎn)方向可通過離合器或電氣的方法實現(xiàn)， CK6150 車床的主軸單方向旋轉(zhuǎn)速度 有 24 種（ 10～1400r/min），反轉(zhuǎn)速度有 12種（ 14～ 1580r/min） CK6150 型數(shù)控車床控制電路工作原理 由于 CK6150型數(shù)控車床采用不含 PLC的 FAGOR 8025數(shù)控系統(tǒng)，因此需要獨立配置可編程控制器來完成輔助功能的控制。其控制電路如圖 、圖 和圖 所示，系統(tǒng)采用了西門子 S7200 型可編程控制器和西門子 611A 伺服驅(qū)動，其工作原理如下圖所示。 圖 CK6150 型數(shù)控車床主電路原理圖 9 圖 CK6150型數(shù)控車床 CNC 接口和控制電路原理圖 圖 CK6150 型數(shù)控車床 PLC控制電路原理圖 （ 1） 主電路 在圖 所示的主電路中，三相交流電源通過自動空氣開關(guān) QF1 引入，經(jīng)過自動空氣開關(guān) QF2QF6分配給 M1M5交流異步電動機回路。自動空氣開關(guān)具有短路保護功能，并能夠起到一定的過載保護作用。 KM1為液壓電動機 M1的起動和停止控制接觸器。 KM KM KM4 為主軸電動機 M2 的高速、低速控制接觸器；當 KM2 吸合 KM KM4 斷開時，電動機 M2 定子 10 繞組三角形接法， 4 級低速運行；當 KM KM4 吸合 KM2斷開時，電動機 M2定子繞組呈雙星型接法， 2級高速運行。 KM5為冷卻泵電動機 M3的啟動和停止接觸器。KM KM7為刀架電動機 M4的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)接觸器。 KM8為潤滑泵電動機 M5的啟動和停止接觸器。 FR FR FR3分別為 M M2 和 M3電動機的過載保護熱繼電器，由于刀架電動機和潤滑電動機的工作時間很短，所以不需要加過載保護。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在總電源回路和主軸電動機回路中設(shè)置了阻容吸收電路FV1FV6。 (2)CNC 接口和控制電路 在圖 所示的伺服驅(qū)動接口、 CNC 接 口和控制 PLC 回路中，伺服驅(qū)動采用三相交流 380V 供電，三相電源經(jīng)過自動空氣開關(guān) QF7引入； FAGOR 8025 數(shù)控系統(tǒng)采用單相交流 220V 電源供電，電源經(jīng)過自動空氣開關(guān) QF9 引入后，經(jīng)過變壓器 T1和自動空氣開關(guān) QF10向控制回路供電。 KM9為伺服驅(qū)動器、 FAGOR 8025數(shù)控系統(tǒng)、 S720可編程控制器和直流 24V 開關(guān)電源的電源控制接觸器。 在系統(tǒng)上電后，按下液壓啟動按鈕 SB3，接觸器 KM1吸合并自鎖，液壓泵電動機得電運轉(zhuǎn)，液壓泵開始工作。這時按下 NC 啟動按鈕 SB5，接觸器 KM9 吸合并自鎖，伺服驅(qū)動器、 FAGOR 8025 數(shù)控系統(tǒng)、 S7200 可編程控制器和直流 24V開關(guān)電源同時得電， FAGOR 8025數(shù)控系統(tǒng)開始自檢。 FAGOR 8025 數(shù)控系統(tǒng)自檢結(jié)束后，在沒有外部急停報警的情況下，從 I/O1口輸出 X 軸、 Z 軸伺服使能信號，通過繼電器 KA KA2 轉(zhuǎn)接后，分別接通 611A伺服驅(qū)動器 X33 X332 的 65端、 9端伺服驅(qū)動器開始工作。當手動方式點動或者自動執(zhí)行程序進給時，如果來自 PLC 的進給保持信號無效，則數(shù)控系統(tǒng)通過I/O1 口輸出 0～177。 10V 模擬給定信號到 611A 伺服驅(qū)動器 X31 X322 的 56 端 、14端，伺服驅(qū)動器開始工作，驅(qū)動伺服電動機 M M7運轉(zhuǎn)。 在伺服驅(qū)動器上電后，也要進行自檢，如果自檢正常，則輸出一個伺服準備好開關(guān)信號給 PLC 的 。在工作過程中， 611A 具有電動機過熱、過載保護功能，一旦檢測到東東及過熱，過熱保護繼電器工作，向 PLC的 護信號，產(chǎn)生急停報警。 其他像主軸啟 /停、換擋，換刀等輔助動作，由 FAGOR