【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)造 成破壞 )。光纖技術(shù)的通訊，可以擴(kuò)展 PLC 輸入輸出點(diǎn)，通過光纖進(jìn)行連接，簡化和線路的連接。 (7)軸轉(zhuǎn)接模塊 GSK980TA1 提供了軸轉(zhuǎn)接模塊，機(jī)床的編碼器和到伺服的線路可以直接聯(lián)到此模塊，通過它再和數(shù)控系統(tǒng)的軸板進(jìn)行連接。提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，如果機(jī)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 題 所在 (系統(tǒng)內(nèi)部或外部 )。 軟件功能 (1)CNC 功能 系統(tǒng)軟件的開放性和友好界面，幫助性的編程方式。定義的固定循環(huán)并使用戶很方便地根據(jù)其加工特性進(jìn)行編寫自己的固定循環(huán)，用戶集成的 G 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 11 頁 代碼功能 。 M 功能和 PLC 功能的調(diào)用子程序， E 參數(shù) (用戶可以通過 E 參數(shù)來讀取或改變 CNC 的數(shù)值 )。強(qiáng)大的通訊功能 (RS232IRS4221RS485) ，邊加工邊傳輸功能。提高了計(jì)算機(jī)的 CAD/CAM 程序的加工能力。完善的絲杠螺距補(bǔ)償。 GSK 的螺距補(bǔ)償為線性補(bǔ)償，補(bǔ)償中僅把相應(yīng)的拐點(diǎn)坐標(biāo)值輸入即可。并且沒有固定的距離和補(bǔ)償值的限制。 (2)PLC 功能 梯形圖的 PLC 程序，多任務(wù)的 PLC 程序的編程結(jié)構(gòu)，提高了 PLC 程序的編寫和可讀性。梯形圖 PLC 程序在屏幕上的動態(tài)顯示，方便了最終用戶的維修。豐富的 PLC 和 CNC交換信息 量 , PLC 圖形界面的管理。 (3)強(qiáng)大的編程軟件 GSKCC 軟件。 Windows 環(huán)境下并運(yùn)行在 PC計(jì)算機(jī)上， PLC 程序的編寫工具，方便的機(jī)床程序管理。簡便的通訊能力 (PCIONC 間為主從關(guān)系，所有操作均在 PC 側(cè)完成 )，動態(tài)的 PLC程序顯示 (PC 側(cè) )。 GSKCC 軟件 Windows 環(huán)境并運(yùn)行在 PC計(jì)算機(jī)。調(diào)整 NC 的機(jī)床參數(shù)和伺服系統(tǒng)，圖形的動態(tài)響應(yīng)，強(qiáng)大的優(yōu)化功能，方便地調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。 顯示 GSK980TA1 系統(tǒng)的顯示器 480 2 34點(diǎn)陣，用 彩 色液晶顯示器 (LCD),標(biāo)準(zhǔn)為 ″ 。 GSK980TA1 系統(tǒng)有圖形顯示功能： ① 對編制的加工程序進(jìn)行加工前的圖形模擬，模擬刀尖的軌跡或加工件的三維實(shí)體形狀 :② 在加工過程中顯示刀尖的軌跡，使操作員能夠監(jiān)視切削過程。圖形可局部放大，以便觀察細(xì)部。顯示圖形必須用圖形控制板，該板為專用微機(jī)， CPU 用 80186。 PMC 控制 PMC就是可編程序機(jī)床控制器，是專門用于控制機(jī)床的 PLC。 GSK980TA1系統(tǒng)的 PMC 只有 47 條指令〔基本指令有 12 條，功能指令有 35 條 )。基本指令為 2 進(jìn)制位的邏輯運(yùn)算，功能指令主要有數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)變換、譯碼和代數(shù)運(yùn)算。 GSK980TD 系統(tǒng)用梯形圖編制 PMC順序邏輯程序。由于有功能指令，使得 PMC 程序編制非常容易，簡捷。 梯形圖可用下述兩種方法編制： ① 用專用的編輯卡利用 LCD 液晶顯示畫 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 12 頁 面在系統(tǒng)上現(xiàn)場編制。 ② 在計(jì)算機(jī)上裝入專用軟件用計(jì)算機(jī)編制，然后經(jīng)RS232C 口將梯形圖程序傳送到數(shù)控系統(tǒng)。調(diào)試好的程序要用寫入器寫入EPROM。 GSK980TA1 系統(tǒng) PMC 控制有 FMCL 和 PMCM2 種。 PMCL 的處理機(jī)與主機(jī)共用，其處理時間為 6 /步，最大步數(shù)為 5000 步。 PMCM為專用處理機(jī)，徽處理器為 80186，專用一塊板，插在主 板上，處理時間為 2us 步，最大步數(shù)為 8000 步。 2種 PMC 的掃描周期均為 I6ms。 進(jìn)給伺服驅(qū)動 GSK980TA1 系統(tǒng)進(jìn)給軸的驅(qū)動使用交流同步電動機(jī)，目前為 a系列。根據(jù)其負(fù)載特性和快速性分為 :a(標(biāo)準(zhǔn)型 )、 am(高加速特性 )、 ac(經(jīng)濟(jì)型 )和aL(低慣量型 )。最大力矩為 400 mN? 。 0C配 a型 。0D配置 ac型。 am 加速特性好，從 0至最高轉(zhuǎn)速的啟動過程為 24ms，故用于高速加工。 電機(jī)軸上裝有脈沖編碼器，每轉(zhuǎn)發(fā)出 65536 個脈沖 (經(jīng)電路倍頻 )，用做位 置反饋和速度反饋。這種位置反饋，是間接測量工作臺的直線位移，所以稱為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。但是，只要設(shè)定相應(yīng)的參數(shù) GSK980TA1 系統(tǒng)可以使用直線光柵尺，使系統(tǒng)接成全閉環(huán)。除此之外，還可接成雙位置反饋，即同時具有上述 2 個閉環(huán)。這樣，既可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以提高系統(tǒng)的快逮性和加工精度。 進(jìn)給伺服單元的控制用前述的軸控制板，該板輸出控制指令信號到功率放大器。功率放大器為模塊化結(jié)構(gòu)，分為整流模塊和逆變模塊，使用 IPM元件。 LSI 是專用位置控制大規(guī)模集成電路芯片。 ROM 中存儲的控制程序主要有同步電機(jī)的快速響應(yīng)矢量 控制、 IP 調(diào)節(jié)器、速度和位里的反饋控制、前饋和提前前饋控制和狀態(tài)觀測器。此外，還有許多非線性補(bǔ)償與控制，如單脈沖抑制、超調(diào)抑制、反向間隙加速補(bǔ)償、機(jī)床的速度反饋等。還有運(yùn)行過程的監(jiān)測及保護(hù)。由于有這些控制，使 GSK980TA1 系統(tǒng)運(yùn)行可靠、快速、平穩(wěn)、精度高。 主軸驅(qū)動 GSK980TA1 系統(tǒng)可以同時控制 2個主軸電動機(jī)，可以是 2個數(shù)字式控制的電機(jī)，也可以一個為數(shù)字式，另一個為模擬式控制電機(jī)。模擬控制指令 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 13 頁 是 0～ 10V 的直流電壓。該系統(tǒng)的主軸電機(jī)為異步電機(jī)，目前為 a系列。有以下品種 。a:標(biāo)準(zhǔn)型，恒功 率調(diào)速范圍 4:1。 aP：恒功率寬調(diào)速范圍型 (8:1)。 aC 經(jīng)濟(jì)型 。aT：與主軸直連型。主軸電機(jī)的最大功率為 37kW，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 15000r/min，用數(shù)字式矢量控制。 主軸驅(qū)動有速度控制和位置控制 2 種工作方式，普通加工為速度控制。主軸電機(jī)軸上裝有圓型的磁性傳感器，用做速度反饋。位置控制用于主軸同步、主軸定向、剛性攻絲、 Cs軸輪廓控制。因此需要控制主軸的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)位，輪廓控制時要與其它軸插補(bǔ)。此時需在機(jī)床的主軸上裝位置編碼器，位置編碼器有光電式和磁性傳感器。普通為每轉(zhuǎn)發(fā)出 1024 個脈沖，高精度的發(fā)出 360000 個脈沖 /轉(zhuǎn)。 主軸控制用單獨(dú)的 CPU控制，處理器為 TMS320。從 CNC 單元輸出的控制指令用一條光纜送到主軸的控制單元，數(shù)據(jù)為串行傳送，因此可靠性比較高。 RS232C 口及數(shù)據(jù)通訊 GSK980TA1 系統(tǒng)有 2 個串口 (RS232C)，分 4 個通道，用于系統(tǒng)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。交換的數(shù)據(jù)包括 :系統(tǒng)及機(jī)床的設(shè)定參數(shù)、 PMC 參數(shù)、零件加工程序、刀具補(bǔ)償值、設(shè)定的工件坐標(biāo)系、絲杠的螺補(bǔ)值等。與計(jì)算機(jī)相連時，計(jì)算機(jī)內(nèi)必須裝有數(shù)據(jù)傳送軟件。最快的傳送速率為 9600bps。 除上述的信息交換外，利用 串行通訊還可實(shí)現(xiàn)下列方式的在線加工與機(jī)床的 DNC 管理 : (1)紙帶方式的加工 :加工復(fù)雜零件時，加工程序非常長， CNC 的內(nèi)存容量不夠用，可將程序存于外設(shè)，如計(jì)算機(jī)的軟盤。用電纜將 PC 機(jī)與 CNC 經(jīng)串口連接后，啟動自動加工， CNC 預(yù)讀 15個程序段，開始加工。此后加工一段讀入一段，直至結(jié)束。 (2)遠(yuǎn)程緩沖 (REMOTEBUFFER):上述方式雖然解決了長程序的存儲問題，但由于數(shù)據(jù)的邊讀入、邊處理、邊加工，所以加工速度慢。對于小程序段、快速加工，走刀有停頓現(xiàn)象，為此，開發(fā)了 REMOTEBUFFER 功能。該功能可實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)塊的傳送，有 2種工作方式 :① 計(jì)算機(jī)存儲的加工程序是通常的加工代碼指令方式。緩沖器接受后變?yōu)?2 進(jìn)制，然后送到 CNC 執(zhí)行。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 14 頁 ② 計(jì)算機(jī)存儲的加工程序是按 2 進(jìn)制編制的。緩沖器收到后不經(jīng)轉(zhuǎn)換即送往 CNC 執(zhí)行。這 2 種方式都比紙帶方式的加工速度快，數(shù)據(jù)傳送速率最快為 15m/s，電纜最長可達(dá) 100m(無調(diào)制解調(diào)器時 )。 (3)DNC2:它可使 8 臺 CNC 機(jī)床與主計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程相連，實(shí)現(xiàn)多臺機(jī)床的加工監(jiān)控與管理。連接方式為點(diǎn) — 點(diǎn)式，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為 LVS2，傳送速率最高為 19200bps。 CNC 與主 計(jì)算機(jī)交換的信息除了系統(tǒng)和機(jī)床的參數(shù)、加工程序、加工的設(shè)定值外，還可傳送機(jī)床的工作狀態(tài)，如自動加工啟動、停止、加工中暫停、報(bào)警等。 DNC2 共設(shè)計(jì)了 60多條指令。主計(jì)算機(jī)必須根據(jù)這些指令格式編制相應(yīng)的處理程序，編程語言用 C。為方便用戶，可提供宏指令庫。 調(diào)機(jī)、維護(hù)與故障診斷 (1)伺服參數(shù)設(shè)定與調(diào)整 :為了方便調(diào)機(jī)，系統(tǒng)的 CRT 有進(jìn)給伺服參數(shù)設(shè)定畫面和調(diào)整畫面。在參數(shù)的設(shè)定畫面上，只需設(shè)定初始化位、電機(jī)代碼等參數(shù)即可設(shè)定好所用電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，使電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。其中的柔性變速比可設(shè)定電機(jī)與滾珠絲杠及位置 反饋傳感器 (脈沖編碼器 )之間的齒輪傳動比。該變比可以不為整數(shù)。在伺服調(diào)整畫面上可以定量地讀出機(jī)床工作臺移動時各軸的伺服增益、伺服誤差及其變動情況。據(jù)此，可判斷系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定、有無爬行以及跟隨精度等，根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。有故降時該畫面還顯示伺服的報(bào)警。 (2)主軸參數(shù)設(shè)定 :輸入主軸電機(jī)的代碼及初始化位即可設(shè)定好主軸電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，電機(jī)即可穩(wěn)定運(yùn)行。主軸運(yùn)行有監(jiān)視畫面，在該畫面上可讀出主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)載百分比及主軸的轉(zhuǎn)速，從而可以省去通常的轉(zhuǎn)速表和負(fù)載表。 (3)加工程序錯誤顯示 :程序出錯時， CRT 上顯 示報(bào)警號。根據(jù)報(bào)警號可由說明書中查出錯誤原因，報(bào)警表是多年經(jīng)驗(yàn)的積累，幾乎所有的編程錯誤都可從該表中查出。 (4)運(yùn)行故障顯示 :CNC 控制軟件的運(yùn)行、硬件的各主要元件、伺服控制、主軸控制等出現(xiàn)故障時， CRT 上均顯示相應(yīng)的報(bào)警號。 GSK980TA1系統(tǒng)對這 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 15 頁 些故障有較好的保護(hù)。例如，伺服反饋斷線形成大開環(huán)時，既不會撞車，也不會損壞元件。 (5)I/O 信號診斷。 CRT 可顯示梯形圖，在該圖上可以檢查機(jī)床強(qiáng)電信號的工作。 CRT 還有診斷畫面，通過該畫面，根據(jù)信號的地址檢查 0/1 狀態(tài)變化，可判斷其是否正常工作。 系統(tǒng)的功能 GSK980TA1 系統(tǒng)為全功能型，下列一些功能增加了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和操作的方便 : ① Cs 軸輪廓控制 :可以省掉 Cf 軸，用主軸的轉(zhuǎn)動作為回轉(zhuǎn)坐標(biāo)與其它直線軸插補(bǔ)，加工輪廓曲線。 ② 剛性攻絲 :Z 軸進(jìn)給與主軸轉(zhuǎn)動同步，不用彈簧卡頭實(shí)現(xiàn)攻絲，從而提高了螺紋的加工精度。 ③ PMC 軸控制 :用梯形圖程序控制伺服進(jìn)給軸，用于回轉(zhuǎn)軸分度或定量位置進(jìn)給。 0C系統(tǒng) PMC 可控制 2 個進(jìn)給軸。 ④ 主軸雙刀架。 ⑤ 分辨率 :系統(tǒng)分辨率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為1urn。可用參數(shù)設(shè)定為其 1/10.⑥ 加工程序的后臺編輯 :自動切削過程中可以編 輯新的程序。 ⑦ 菜單編程。 ⑧ 圖形會話在線自動編程 :有多種形式，最新的是符號指令形式，易學(xué)，易操作。有工藝參數(shù)語句。 ⑨ 用戶宏程序 :一種參量編程軟件包，用來編制加工程序 (適合于成組工藝 )或者用其接口變量編制 PMC 程序，控制 CNC的運(yùn)行狀態(tài)。 CNC是本系統(tǒng)的核心部分，用以完成人機(jī)對話與通訊，解釋機(jī)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 。輔助控制部分包括機(jī)床的冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)與主軸運(yùn)動等方面的控制。同時在主軸箱內(nèi)安裝編碼器，以構(gòu)成加工螺紋所需的主輸系統(tǒng) (c 軸 )。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，其速比為: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(jì)數(shù)脈沖為 25600，分辨率為 秒 /脈沖，完全滿足數(shù)控系統(tǒng)對 C 軸的反饋精度要求。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 16 頁 第 4 章 機(jī)床的電氣改造 數(shù)控系統(tǒng)電氣控制線的連接 原機(jī)床已有一個電控柜，里面放置了開關(guān)、繼電器、接觸器等。根據(jù)改造后的電氣原理圖，設(shè)計(jì)制作電控柜，淘汰了原有的電控柜。 GSK980TA1 數(shù)控系統(tǒng)外圍接口棋塊如下 : (1)RS232 通訊接口。 (2)X 軸 ,Z 軸及主軸控制接口 :用來控制 X軸、 Z軸伺服電機(jī)的運(yùn)動及主軸的轉(zhuǎn)速。 (3)編碼器反饋信號接口 :用于與主軸電機(jī)的編碼器的連接，編碼器的作用是將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，從而實(shí)現(xiàn)了對主軸轉(zhuǎn)速的檢測，這在螺紋加工的時候是不可缺少的。 (4)手搖脈沖發(fā)生器接口 :實(shí)現(xiàn)手動、聯(lián)動切削。 (5)開關(guān)量輸入輸出接口 :輸入信號主要用于 X、 Z方向是否超程的檢測，刀架的位置檢測，坐標(biāo)原點(diǎn)位置檢測等。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。這樣對該機(jī)床的一些三線式接近開關(guān)，提供了方便可靠的連接。 (6)機(jī)床操作面板接口， GSK980TA1 機(jī)床操作面板有多達(dá) 39 個自定義鍵。面板與系統(tǒng)采用光纖連接，結(jié)合該機(jī)床控制操作的自身特點(diǎn)要求，在機(jī)床立板上定義了一些操作鍵，完全滿足了機(jī)床控制的要求。 (7)模擬輸入輸出及外部中斷接口 .此接口為機(jī)床提供了一個靈活的模擬輸出口，便于與其它模塊相連。 (8)密集