【正文】 服板。伺服板上有2個CPU(TMS320)，用于伺服的數(shù)字控制。 電池相連，關(guān)機時保存信息。此外，顯示的CRT控制也在該板上?；九渲糜兄靼濉⒋鎯ζ靼?、I/O板、伺服軸控制板和電源。GSK980TD系統(tǒng)的可靠性好，性能/價格比高，在全國各地己銷售10余萬臺。主軸控制信號的傳送使用光纜，使信號免受外界干擾。 (3)全自動化工廠生產(chǎn)制造：多層印刷板的制板、元件的插裝、焊接、印刷板的檢查、系統(tǒng)的組裝、電機投料、沖片、精鑄、機械加工、裝配、成品的包裝出廠全部為自動化，這就使得在生產(chǎn)過程中避免了外界(人)的不穩(wěn)定因素的干預(yù)。常年的工作考臉證明GSK980TD系統(tǒng)是最可靠的數(shù)控系統(tǒng)之一，它能在一般車間環(huán)境下運行。目前市場上流行的數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC、西門子、GSK980TD等都配置有車床數(shù)控系統(tǒng)，能夠勝任車、削加工的大部分工作，并具有價格低廉、可靠性強、功能強大等特點。 (4)橫向進給的直線度和運動精度全部有改造部分的制造和裝配精度保證。它可處理進給速度，主軸速度及轉(zhuǎn)速方向，刀具信息，M功能等多種加工信息。本車床的X、Z兩軸進給系統(tǒng)去掉了原來的進給系統(tǒng)的中間傳動環(huán)節(jié)，直接采用了步進電機+剛性聯(lián)軸器+滾珠絲桿的傳動方案。 (5)。 (2)運動控制卡：采用PCL運動控制卡，該卡是一種高速三軸步進電機運動控制卡，它有16位的數(shù)字輸入、輸出口，可實現(xiàn)三軸聯(lián)動。 (4)減少工人的勞動強度。圖14 半閉環(huán)控制的數(shù)控機床實際位置的反饋是通過間接測得的伺服電動機的角位移算出來的，因而控制精度沒有閉環(huán)高，但機床工作的穩(wěn)定性卻由于大慣盆工作臺被排除在控制環(huán)外，調(diào)試方便，因而廣泛用于數(shù)控機床中。圖13 閉環(huán)控制的數(shù)控機床閉環(huán)控制可以消除包括工作臺傳動鏈帶在內(nèi)的誤差，從而定位精度高、速度調(diào)節(jié)快，但由于工作臺慣量大，給系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)整帶來很大的困難，主要是系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到不利影響。如圖12所示。 (5)機床本體機床本體是數(shù)控機床的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分。 (3)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是接受數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)運動的馭動部件。位置控制和機床加工：位置控制的任務(wù)是在每個采樣周期內(nèi)，將插補計算出的指令位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制伺服電機，電動機使機床的運動部件帶動刀具相對于工件按規(guī)定的軌跡和速度進行加工。譯碼：數(shù)控裝置接受程序，譯碼程序按照一定的語法規(guī)則將信息解釋成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式。這些信息按一定的格式形成加工程序，通過數(shù)控系統(tǒng)的譯碼，從而使機床準確地動作和加工出優(yōu)質(zhì)的零件。它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。 經(jīng)過大量實踐證明普通機床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟性、實用性和穩(wěn)定性。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60%以上）。為解決這些問題,必須對產(chǎn)品開發(fā)的整個過程綜合應(yīng)用計算機技術(shù),發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù),提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能,并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使設(shè)計、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境,使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面,使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟效益。 (3) 用戶根據(jù)使用需要,在訂貨時往往提出一些特殊要求,甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時有的用戶臨時提出一些要求,這就需要迅速變型設(shè)計和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。具體地說,這個問題反映在下列五個方面: (1) 我國機床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15～18個月,其中設(shè)計時間約為5～8個月,占總周期的40%左右。 數(shù)控機床在我國的發(fā)展現(xiàn)狀我國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢,一方面國內(nèi)市場對各類機床產(chǎn)品特別是數(shù)控機床有大量的需求,而另一方面卻有不少國產(chǎn)機床滯銷積壓,國外機床產(chǎn)品充斥市場?？梢姡瑱C械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，而機床則是機械制造工業(yè)的基礎(chǔ)。機床的母機屬性決定了它在國民經(jīng)濟中的地位。機床工業(yè)為各種類型的機械制造廠提供先進的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的機床設(shè)備，促進機械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工藝水平的提高。一個國際機床工業(yè)的技術(shù)水平在很大程度上標志著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。90年國外數(shù)控機床在我國市場的占有率僅達15%左右,而95年已達77%。而國外一些先進機床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為6～9個月,～2個月,只占25%。在國外,這項修改工作在計算機的輔助下一般僅需數(shù)天至一周,而在我國機床廠用手工操作就至少需1～2個月,且由于這些圖紙和文件涉及多個部門,常會出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象,影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。 機床數(shù)控化改造的必要性我國目前機床總量380余萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機床改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床，這種做法具有投資少、見效快的特點。用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。數(shù)控機床工作時根據(jù)所輸入的數(shù)控加工程序，由數(shù)控裝里控制機床部件的運動零件加工輪廓，從而滿足零件形狀的要求。刀具補償：零件加工程序通常是按零件輪廓軌跡編制的。 數(shù)控機床的組成和分類數(shù)控機床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成，見圖11： 圖11 數(shù)控機床的組成 (1)輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備主要實現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲和打印 。它包括伺服電路和伺服電機組成。按伺服系統(tǒng)的控制原理可分為：開環(huán)控制的數(shù)控機床、半閉環(huán)控制的數(shù)控機床和閉環(huán)控制的數(shù)控機床。圖12 開環(huán)控制的數(shù)控機床 (2)閉環(huán)控制的數(shù)控機床這類機床帶有檢測裝置。 (3)半閉環(huán)控制的數(shù)控機床半閉環(huán)控制的數(shù)控機床與閉環(huán)控制得到數(shù)控機床的區(qū)別在于檢測反饋信號不是來自工作臺。 數(shù)控機床的特點 (1)加工零件的適應(yīng)性強，靈活性好。 (5)生產(chǎn)管理水平高。因此，它可以滿足車床X、Z軸聯(lián)動，實現(xiàn)直線，圓弧插補。 (6)各種限位開關(guān)：減速開關(guān)，回零開關(guān)均安裝在機床本體上，限位開關(guān)起著硬件硬限位的作用，當車床加工工件超出加工范圍時，車床自動停止加工。拆除原來的絲桿，增加少量的機械附件，就可安裝步進電機及滾珠絲桿螺母副。加工過程中，軟件界面的狀態(tài)欄還可以顯示出刀具當前的坐標，加工狀態(tài)，加工時間等信息。 (5)可充分利用機床床身部分的已加工表面作為改造部分的定位和測量基準。在對多家數(shù)控系統(tǒng)進行比較后!我們選擇了GSK980TD型數(shù)控系統(tǒng)。其工作場地的室溫為045℃，相對濕度75%短時可達95%, ，電網(wǎng)電壓波動為10%15%,經(jīng)對使用中系統(tǒng)的實際統(tǒng)計，比較好地滿足了我國市場的要求。所以產(chǎn)品的一致性好，增加了可靠性。 硬件結(jié)構(gòu)采用CISC（超大規(guī)模集成電路）技術(shù)的GSP主板，主板上連接可插接(分離的)小模板。隨著大規(guī)棋集成電路芯片的發(fā)展，GSK980TD系統(tǒng)的破件結(jié)構(gòu)已經(jīng)改進過多次。各板插在主板上，與CPU的總線相連。 (2)存儲器板該板上有：①系統(tǒng)的控制軟件ROM(共5片)。 (3)I/O板該板是CNC單元與機床強電柜的接口，接收或輸出24V直流信號，由PMC實施輸入/輸出控制，I/O點數(shù)可根據(jù)機床的復(fù)雜程度選擇，標準配置為104個輸入點，72個輸出點。每個CPU控制2個軸，一塊板可控制4個軸。 (5)電源主要有5V直流電，用于各板的供電。這就提高了整個機床的可靠性。提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，如果機床的軸有問題，可以直接把軸模塊上的插頭相對換，就能很快的查出問皿所在(系統(tǒng)內(nèi)部或外部)。強大的通訊功能(RS232IRS4221RS485) ，邊加工邊傳輸功能。并且沒有固定的距離和補償值的限制。 (3)強大的編程軟件GSKCC軟件。調(diào)整NC的機床參數(shù)和伺服系統(tǒng)，圖形的動態(tài)響應(yīng)，強大的優(yōu)化功能，方便地調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。顯示圖形必須用圖形控制板，該板為專用微機，CPU用80186。GSK980TD系統(tǒng)用梯形圖編制PMC順序邏輯程序。調(diào)試好的程序要用寫入器寫入EPROM。2種PMC的掃描周期均為I6ms。0C系統(tǒng)PMC可控制2個進給軸。⑦菜單編程。CNC是本系統(tǒng)的核心部分，用以完成人機對話與通訊，解釋機械加工語言，分配加工任務(wù)，以及協(xié)調(diào)各功能模塊的工作等。選用IOO Opmr的編碼器，由于主軸大齒輪為128齒(m=5)，故編碼器前端齒輪選用20齒，:1,則主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，編碼器將返回6400個脈沖，經(jīng)四分頻后，每轉(zhuǎn)計數(shù)脈沖為25600，完全滿足數(shù)控系統(tǒng)對C軸的反饋精度要求。 (2)X軸,Z軸及主軸控制接口:用來控制X軸、Z軸伺服電機的運動及主軸的轉(zhuǎn)速。輸出信號主要用于主軸的轉(zhuǎn)速控制，主軸的正、反轉(zhuǎn)或停止控制，主軸的冷卻液的開、閉控制，刀架正、反控制等，另外，輸入模塊除接受一般的24VDC開關(guān)量外，還可以接三線式的接近傳感器信號。 (7)，便于與其它模塊相連。 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部總線上數(shù)據(jù)信息的傳輸數(shù)控系統(tǒng)與功能模塊間的數(shù)據(jù)交換可方便地利用總線進行，系統(tǒng)中總線上的數(shù)據(jù)信息傳遞是通過公共數(shù)據(jù)區(qū)進行的，如數(shù)控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)寫入進給控制模塊的公共數(shù)據(jù)區(qū)，供模塊內(nèi)CPU隨時讀取，同樣進給控制模塊CPU發(fā)出數(shù)據(jù)信息也要寫入公共數(shù)據(jù)區(qū)，供數(shù)控系統(tǒng)隨時讀取?？刂茀?shù) :PID調(diào)節(jié)參數(shù)，行程極限，速度極限。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出:主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定值。對上列數(shù)據(jù)信息，根據(jù)其表示方式與內(nèi)容要求，在控制系統(tǒng)中為它們各自分配存儲空間，設(shè)計傳輸通道。由這些輸出變量對外圍設(shè)備進行各種控制。(3)輸出部分z如接觸器、電磁閥等，它們直接與PLC輸出端子相連接，用以控制被控對象的動作。 PLC與CNC機床的聯(lián)接方式CNC數(shù)控系統(tǒng)的控制信號有兩類:一類是高速信號,主要用于各個坐標軸的插補運動?？删幊炭刂破髋cCNC機床的聯(lián)接方式本質(zhì)上是外電路聯(lián)接方法，系統(tǒng)I/0口發(fā)出控制指令，使可編程控制器輸入端無觸點開關(guān)通斷，通過CNC數(shù)控完成可編程控制器對機床強電的邏輯控制。結(jié)合該機床控制操作的自身特點要求，在機床面板上定義了一些操作鍵，完全滿足了機床控制的要求。在接觸移線翻電路中加有互鎖保護觸點。 CNC加工代碼在PLC上的實現(xiàn)方法目前，數(shù)控機床程序中，有關(guān)機床坐標系約定、準備功能、輔助功能、刀具功能及程序格式等方面已趨于統(tǒng)一，形成了統(tǒng)一的標準，即所謂的CNC機床ISO代碼，在一個加工程序中包含許多程序段，每個段又由若干字組成，每I個字表示一種功能，歸納起來有4種:一種是準備功能，即所謂的O代碼。M功能主要控制機床強電部分，包括主軸換向、冷卻液開關(guān)等功能。換刀過程如下:運行數(shù)控程序，發(fā)出某個刀具號的換刀指令，對應(yīng)的數(shù)控裝里I/0口變?yōu)樯屉娖剑筆LC輸入端的軟開關(guān)接通，換刀電機正轉(zhuǎn)，當在刀架上的干贊管觸點開關(guān)接通后換刀電機反轉(zhuǎn)，使刀架下落壓緊，當壓緊力足夠大時，徽動開關(guān)接通，換刀電機停止運轉(zhuǎn)。(1)公共信號模塊:主要處理PLC與NC之間的接口信號。模塊中包括伺服主軸和變頻主軸兩種控制邏輯，可通過修改PLC參數(shù)進行切換。并將運算結(jié)果暫存于中間邏輯地址。數(shù)據(jù)的交換不需要經(jīng)過輸入輸出卡，而是山自動控制功能直接進行的。詳細如表42:表4—2輸入/輸出(I/O)卡接口變量 輸入點變量說明變量說明%+X限位%四號刀位%X限位%刀架正位%+Z限位%主軸電源無故障%Z限位%主軸伺服準備好%X參考15%主軸轉(zhuǎn)速過低%Z參考點%伺服電源準備好%C參考點%X軸模塊準備好%急停%Z軸模塊準備好%一號刀位%PLC無故障%二號刀位%低泊位%三號刀位%一般故障輸出點變量說明變量說明%PLC準備好%主軸伺服電源%C軸參考點%伺服電源%X軸使能%主軸風扇%Z和！1使能%潤滑電機%CNC故障%冷卻%一般故障%手動潤滑%主軸報警%刀架正轉(zhuǎn)%伺服報警%刀架反轉(zhuǎn)%限位報警%主軸電源使能%低泊位顯示圖41 程序起停控制梯形圖當按下CYCLE START鍵，且三軸(X,Z ,C )使能都加上時，發(fā)出循環(huán)脈沖，CYCLE=1,當循環(huán)燈沒亮，且循環(huán)在進行時，CYCLE START燈亮。圖42 刀架正轉(zhuǎn)梯形圖圖43 換刀梯形圖報警等控制程序主要有CNC狀態(tài)報警、一般故障報警、低油位報警、伺服報警、主軸報警等(圖44)。機械系統(tǒng)中常用的無級變速裝置有以下三種。另外，它的變速范圍小，通常變速范圍Rb為4～6，少數(shù)可達10～15，因此，為了滿足執(zhí)行件變速范圍的需要，常串聯(lián)有級變速機構(gòu)（如齒輪變速箱）。如刨床、拉床的主運動以及組合機床的動力滑臺等。而對于數(shù)控機床的直線進給運動，則要求在整個變速范圍內(nèi)為恒轉(zhuǎn)矩，此時可通過簡單的固定傳動鏈與執(zhí)行件相連來滿足要求。如果機械系統(tǒng)的執(zhí)行件要求以某一固定的轉(zhuǎn)速（速度）工作，則連接動力源與執(zhí)行件的傳動系統(tǒng)屬于固定傳動比的傳動系統(tǒng)，既該系統(tǒng)是由若干個固定傳動比串聯(lián)組成。這種變速方式是在大、中型數(shù)控機床中采用較多的一種變速方式，常通過幾對齒輪降速，增大輸出扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。我設(shè)計的數(shù)控儀表車床其工作時間一般較長，溫升可以達到穩(wěn)定值，電機的負載可能是恒定或大小基本恒定的常值負載或變化負載，因此屬于連續(xù)工作方式。m，178。箱體鑄造時的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸而定，其外形尺寸為長 寬 高500 500 300mm。由于箱體軸承孔的影響，將使扭轉(zhuǎn)剛度下降，彎曲