【正文】 000rpm。(3)為了更好地使齒輪嚙合，在液壓缸和電磁電機動作過程中，控制主軸做輕微的來回擺動，這樣可以縮短換檔時間，同時也避免齒輪硬頂造成撞傷和精度損壞。其控制框圖如圖42所示。直流大慣量伺服電機具有良好的寬調速性能，輸出轉矩大，過載能力強，而且，由于電機慣性與機床傳動部件的慣量相當，構成閉環(huán)后易于調整。動態(tài)性能指標含自然頻率、阻尼比或過渡時間、超調量等。當Ks取值為(8～50)s1時，則稱為軟伺服。一般二階及二階以上的系統(tǒng)接收到一個突變的指令時，其輸出在一個短暫的時間內可能會超過最終的輸出值，這個超出最終值的量的最大值即為超調量。通常，脈沖當量越小，機床的位移精度越高。 永磁式同步型交流伺服電動機的主要優(yōu)點有: 1)可靠性高，易維護保養(yǎng)。交流主軸電動機多采。在進給伺服系統(tǒng)中，大多數(shù)采用同步型交流伺服電動機，它的轉速是由供電頻率所決定，即在電源電壓和頻率不變時，它的轉速恒定不變。伺服系統(tǒng)的位移精度是指指令要求機床工作臺進給的位移量和該指令脈沖經伺服系統(tǒng)轉化為工作臺實際位移量之間的符合程度。 調整時間是指系統(tǒng)輸入從零突變?yōu)榉€(wěn)態(tài)值時，系統(tǒng)輸出達到最終輸出值的90%時所需要的時間。為了減小速度跟蹤誤差，必須增大系統(tǒng)增益Ks。 交流伺服系統(tǒng)的性能指標 交流伺服系統(tǒng)的性能指標包括靜態(tài)和動態(tài)兩方面。圖43數(shù)控機床半閉環(huán)控制框圖 目前，中高檔的數(shù)控機床大多數(shù)采用閉環(huán)、半閉環(huán)控制，T40臥式加工中心采用閉環(huán)控制。圖41數(shù)控機床開環(huán)控制圖閉環(huán)控制(Closed Loop Control)數(shù)控機床這類數(shù)控機床帶有位置檢測反饋裝置。主軸自動換檔PLC程序設計中，必須注意的是:(1)為了使主軸換檔不致于混亂，在PLC程序的初始化模塊中，使系統(tǒng)一通電就掃描加工中心檔位檢測開關，在數(shù)據(jù)塊中設置“當前檔位”，對系統(tǒng)狀態(tài)進行初始化。NCK控制系統(tǒng)依據(jù)不同的檔位給主軸驅動裝置發(fā)出不同的指令電壓，對應主軸電動機不同的轉速。圖37程序塊FC81, FC71和FC70的取刀、換刀和送刀控制流程圖 圖38中，當執(zhí)行M60指令后，首先檢測工作臺上有無托板，如果沒有托板，則首先判斷在左側還是右側裝載，然后工作臺直接移動到要裝載托板的位置處，進行托板裝載(FC55或者FC56 )。分析原因主要是由于比例換向閥的零位泄漏造成的。首先從PLC地址中讀取DW62的刀套號，然后按照“近路”移動原則去尋找刀套。如表31所示。PLC編程中要對刀具更換裝置和刀庫的機械零位在系統(tǒng)上電開機時進行檢測，零位設置要充分考慮安全性和可維修性。機械手架上裝有抓刀機械手I和II。通過FC86程序塊實現(xiàn)手輪控制，圖34(b)所示為程序塊FC86控制流程圖。IM361是PLC輸入/輸出接口模塊。 打開Project的OBI，在Call Fc2指令的下一行輸入。 運行S7: 新建一個Project，建好后，再File\Open\Library(在Browse下找到C:\Gp840D\Gp8xod53\Gp8xod)打開Gp8xod中的Bausieine(德文=Blooks )，將GP8xod中的Bausieine中的所有塊復制到新建的Project下的Blooks中。S7300系列的PLC是一種中型PLC.S7300采用模塊化設計，在一塊機架底板上可安裝電源、CPU、信號模板、通信處理器等多種模塊，其中CPU上有一標準化MPI接口，它既是編程接口，又是數(shù)據(jù)通行接口，使用S7協(xié)議，通過此接口PLC之間或與上位計算機之間都可進行通信，從而組成多點接口MPI網絡。這些開關包括各類控制開關、行程開關、接近開關、壓力開關和溫控開關等。西門子公司的SIMATICS7300可編程序控制器如圖33所示。其硬件和軟件都被作為CNC系統(tǒng)的基本功能與CNC系統(tǒng)統(tǒng)一設計制造的。掃描從OOOOH地址所存儲的第一條用戶程序開始，順序進行，直到存儲器結尾或用戶程序的最后一個地址為止，形成一個掃描循環(huán)，周而復始。(3)編程簡單PLC沿用了梯形圖編程簡單的優(yōu)點，易于現(xiàn)場操作人員理解和掌握。編程器分為簡易型和智能型兩種。 (2)存儲器 PLC存儲器主要包括隨機存儲器RAM和只讀存儲器ROM?？刂评^電器、接觸器和電磁閥等輸出元件。主要包括程序中的各種功能代碼M, S, T信息，手動/自動方式信息及各種使能信息等。此外，2個通用接口RS232可使主機與外設進行通信，用戶還可通過磁盤驅動器接口和打印機并行接口完成程序存儲、讀入及打印工作。其插補功能有樣條插補、三階多項式插補、控制值互聯(lián)和曲線表插補，這些功能為加工各類曲線曲面類零件提供了便利條件。 840D數(shù)控系統(tǒng)的功能 采用SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)、西門子611D伺服系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)控加工功能。數(shù)控機床在加工零圖25單軸驅動模塊611D 圖26雙軸驅動模塊611D圖 27 840D典型接線圖件的過程中，有些控制任務具有較強的實時性要求。資源重疊流水處理 當CNC系統(tǒng)處在NC工作方式時，其數(shù)據(jù)的轉換過程將由零件程序輸入、插補準備(包括譯碼、刀具補償和速度處理)、插補、位置控制4個子過程組成。系統(tǒng)的管理部分包括輸入、1/0處理、顯示和診斷。 (4) X432高速輸入輸出接口端。 (4) X161電源模塊設定操作和標準操作選擇端口。圖22 SINUMERK 840D數(shù)控系統(tǒng)的基本構成(5) X121多路輸入/輸出接口端，通過該端口數(shù)控系統(tǒng)可與多種外設聯(lián)接，如與控制進給運動的手輪、CNC輸入/輸出的聯(lián)接。7)診斷CNC系統(tǒng)利用內部自診斷程序通過定時中斷掃描檢查CNC系統(tǒng)本身及外設。常用的輸入方式有鍵盤手動輸入MDI,磁盤輸入、優(yōu)盤輸入、通信接口RS232輸入、連接上一級計算機的DNC接口輸入以及通過網絡通信方式輸入。具有開機潤滑、手動潤滑、自動潤滑功能。藍圖編程。我國從事數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)、設計和生產的公司起步較晚，雖然近幾年有很大發(fā)展，但與SIEMENS . FANTUC公司產品仍有較大差距。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的特點和機床的要求，調整系統(tǒng)機床參數(shù)?？蛐土⒅龗煜?、對稱設計，主軸為數(shù)控進給主軸，閉環(huán)控制。根據(jù)機床的具體配置和要求，對機床參數(shù)進行正確設置。改造過程中首先分析機床的特點，確定使用西門SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)和SIMODRIVE 611D驅動單元改造方案，并結合機床配置進行機床參數(shù)設置。T40臥式加工中心就被公司列為首選改造的對象，該設備安裝投產后主要用于加工箱體類零件、以及高精度和普通機床難以加工的工件。從功能上，它可分成六個部分: 主軸運行控制?？焖龠M給：24000mm/min。米拉克龍機床公司產T40臥式加工中心是桂林機床股份有限公司從美國購買的二手設備，購置后一直未能正常使用，處于閑置，現(xiàn)需要對其進行改造，完成后投入生產。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力。 利用國外先進數(shù)控系統(tǒng)，對機床進行數(shù)控化改造。 利用少量資金進行數(shù)控化改造可以發(fā)揮明顯效益我們在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家落后20年。這是由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸應該運動的運動量，這就可以加工復雜的曲線和曲面。有的生產線的產品銷路很好，但是因為設備故障不能達產達標。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。 3)柔性化和集成化 數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是:從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(FMC, FMS, FTL, FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發(fā)展。1～。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速數(shù)控機床特別是高速加工中心的開發(fā)應用緊密相關。機床的年產量數(shù)控化率為6%。小型計算機用于數(shù)控技術，使數(shù)控技術進入了計算機數(shù)控((CNC–Computer Numerical Control)階段，它綜合運用了計算機技術、測量技術、信息處理技術和機械制造等最新成果。在分析原加工中心的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、邏輯控制、機械結構的基礎之上，利用SIEMENS840數(shù)控系統(tǒng)、SIMODRIVE 611D伺服驅動系統(tǒng)、SIMATIC S7300PLC對其進行了改造并根據(jù)機床的具體配置和要求，對機床參數(shù)進行正確設置和調試，改造后對企業(yè)的加工對象進行了批量加工，運行狀態(tài)良好，獲得了較好的經濟效益和社會效益。米拉克龍機床公司制造的T40加工中心數(shù)控化改造工程研究的過程。新型數(shù)控技術是20世紀70年代發(fā)展起來的機床控制新技術。近10年來，年產值約為20億元。新一代數(shù)控機床(含加工中心)只有通過高速化大幅度縮短切削工時才可能進一步提高其生產率。3～5um，提高到177。2)智能化 為追求加工效率、加工質量、驅動性能、使用連接方便、簡化編程操作、診斷、監(jiān)控的智能化，數(shù)控系統(tǒng)中應具備自適應控制、工藝參數(shù)自動生成、前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定、自動編程、系統(tǒng)的診斷及維修等功能。 機床數(shù)控化改造的需求 市場需求 機床數(shù)控化改造的市場大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產、加工裝備絕大多數(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。有的甚至不能啟動運行，沒有發(fā)揮應有的作用。 1)可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。因此勞動生產率提高和生產周期縮短，效益非常明顯。 數(shù)控化改造的內容 恢復原功能，對機床存在的故障部分進行診斷并恢復。 熟悉了解設備、便于操作維修 購買新設備時，不了解新設備是否能滿足其加工要求。 設備現(xiàn)狀 辛辛那提進給速度: 12 4000mm/min。 機床控制機床電氣系統(tǒng)是由大量繼電器構成的邏輯控制電路，通過接受由控制面板及機床各部分位置開關傳來的信號，經硬件邏輯運算，確定并控制機床各部分工作。因此公司決定要對這批大型設備進行技術改造以滿足生產的要求。米拉克龍機床公司產T40臥式加工中心數(shù)控化改造工程進行的。 完成西門子840D數(shù)控系統(tǒng)和驅動單元611D等設備在機床上的安裝調試。工作臺在橫床身X軸向移動，Y軸帶有自動垂直夾緊，液壓自動松開，工作臺分度配有圓光柵閉環(huán)檢測裝置，分度精度高，保證同軸度。數(shù)控系統(tǒng)及驅動單元、伺服電機更換，其他電氣部分檢修改造，需要更換的予以更換，配置SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)及其安裝調試。其中SIEMENS, FANUC是專門從事數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)、設計和生產的專業(yè)公司，品種齊全，性能可靠，有較高的性能價格比。示教功能。冷卻液可手動及編程控制開、關。1)輸入輸入CNC系統(tǒng)的有零件程序、控制參數(shù)、補償數(shù)據(jù)等。6)顯示CNC系統(tǒng)顯示主要是為操作者提供方便，通常應具有:零件程序顯示、參數(shù)顯示、機床狀態(tài)顯示、刀具加工軌跡動態(tài)模擬圖形顯示、報警顯示等功能。(4) X112 RS232通信接口端，實現(xiàn)與外部的通信，如要由數(shù)個數(shù)控機床構成DNC系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)調控制，則各個數(shù)控機床均要通過該端口與主控計算機通信。圖23 NC模塊 圖24電源模塊 (3) X141電源模塊電源工作正常輸出信號端口。 (3) X431脈沖使用端口，使用信號一般由PLC給出。(1).多任務并行處理CNC系統(tǒng)的多任務性CNC系統(tǒng)通常作為一個獨立的過程控制單元用于工業(yè)自動化生產中，因此它的系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩大任務。大大提高了設備資源的利用率。(2)實時中斷處理840D系統(tǒng)控制軟件的另一個重要特征是實時中斷處理。 程序性中斷 它是程序中出現(xiàn)的各種異常情況的報警中斷，如各種溢出、除零等。最多可控制31個進給軸和主軸，進給和快速進給的速度范圍為mm/min～999m/min。 操作部分硬件840D提供有標準的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Windows98/2000下開發(fā)自定義的界面。第3章 數(shù)控改造機電匹配接口設計和PLC控制 840D數(shù)控系統(tǒng)中PLC的信息交換是指以PLC為中心，在CNC, PLC和MT(機床)三者之間的信息交換，它包括以下四個部分： CNC傳送給PLC CNC送至PLC信息可由開關量輸出信號完成，也可由CNC直接送入PLC的寄存器中。順序控制的信息主要是1/0控制，如控制開關、行程開關、壓力開關和溫度開關等輸入元件。CPU按照系統(tǒng)程序賦予的功能，接收存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描方式查詢現(xiàn)場輸入狀態(tài)以及各種信號狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)寄存器中，在診斷了PLC內部電路、編程語句和電源都正常后，PLC進入運行狀態(tài)。 (4)編程器 編程器是提供用戶進行程序的編制、編輯、調試、監(jiān)視以及運行應用程序的特殊工具，一般由鍵盤、智能處理器、顯示屏、外部設備(如硬盤/軟盤驅動器等)組成，它通過通信接口與PLC相連，完成人機對話功能。(2)靈活性好PLC通常采用積木式結構，便于將PLC與數(shù)據(jù)總線連接，產品具有系列化、通用化，稍作修改就可應用于不同的控制對象。只要PLC接通電源，CPU即對用戶存儲器內程序進行掃描。 內裝型PLC的性能指標(如輸入/輸出點數(shù)、程序掃描時間、每步執(zhí)行時間、程序最大步數(shù)、功能指令數(shù)目等)是根據(jù)所從屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機床的類型等確定的。生產通用型PLC的廠家很多，數(shù)控系統(tǒng)中選用較多的產品有德國SIEMENS公司的SIMATICS5, S7系列、日本FANUC公司的PMC系列、日本OMRON公司的OMRON