【文章內容簡介】 高了數控機床的整體性能，尤其是它的加工精度 和生產效率提高得更為顯著，現在，數控機床已在機械工業(yè)生產中得到廣泛應用。 基于操作面板的緊湊型數控系統(tǒng) SINUMERIK 808D車削和 SINUMERIK808D 銑實現極佳的工件加工精度。借助 SINUMERIK808D銷售的所有機床加工步驟的培訓費用可降至最低。 (如圖 31) 圖 31西門子 808D操作面板 優(yōu)點 (1) (2)無需在機柜上鉆孔的智能卡扣安裝 (3)使用 USB 接口的即插即用機床控制面板 (4)現代化的數控系統(tǒng)確保了系統(tǒng)性能和精度 (5)SINUMERIK 808D 在線向導可以幫助學習、研究、簡化最新的數控系統(tǒng)技術 (6)SINUMERIK Operate BASIC 人機界面與 SINUMERIK 828D 和 840D 類似的便捷操作 (7)SINUMERIK program GUIDE BASIC方便地輸入車削和鉆削循環(huán) (8) 單半自動加工 (9)通過 U 盤的簡單數據傳 三江學院 2021屆本科生 畢業(yè)設計 11 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其加工特性進行編寫自己的固定循環(huán)，用戶集成的 G 代碼功能。M功能和 PLC 功能的調用子程序， E參數 (用戶可以通過 E參數來讀取或改變 CNC的數值 )。 強大的通訊功能 (RS232IRS4221RS485) ，邊加工邊傳輸功能。提高了計算機的 CAD/CAM 程序的加工能力。 完善的絲杠螺距補償。 FANUC 的螺距補償為線性補償，補償中僅把相應的拐點坐標值輸入即 可。并且沒有固定的距離和補償值的限制。 (2)PLC 功能 梯形圖的 PLC 程序，多任務的 PLC 程序的編程結構，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)強大的編程軟件 GSKCC 軟件。 Windows 環(huán)境下并運行在 PC 計算機上， PLC 程序的編寫工具，方便的機床程序管理。簡便的通訊能力 (PCIONC 間為主從關系，所有操作均在 PC側完成 )，動態(tài)的 PLC程序顯示 (PC 側 )。 GSKCC 軟件 Windows 環(huán)境并運行在 PC 計算機。調整 NC的機床參數和伺服系統(tǒng)，圖形的動態(tài)響應，強大的優(yōu)化功能，方便地調整系統(tǒng)參數。 系統(tǒng)的功能 西門子 808 系統(tǒng)為全功能型，下列一些功能增加了系統(tǒng)的應用范圍和操作的方便 : ① Cs 軸輪廓控制 :可以省掉 Cf 軸，用主軸的轉動作為回轉坐標與其它直線軸插補，加工輪廓曲線。②剛性攻絲 :Z 軸進給與主軸轉動同步，不用彈簧卡頭實現攻絲，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給軸，用于回轉軸分度或定量位置進給。 0C系統(tǒng) PMC 可控制 2個進給軸。④主軸雙刀架。⑤ 分辨率 :系統(tǒng)分辨率標準設定為 1urn?？捎脜翟O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。三江學院 2021屆本科生 畢業(yè)設計 12 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，易操作。有工藝參數語句。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 的運行狀態(tài)。 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，以及協調各功能模塊的工作等。進給控制部分選用 NUMDRIVE 交流伺服系統(tǒng)，根據計算以及 參考同類型機床，縱向 (Z 軸 )選 交流何服電機，橫向 (X 軸 )選用 電機，實現位置、速度雙閉環(huán)控制，以實現機床精確的進給運動。輔助控制部分包括機床的冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)與主軸運動等方面的控制。同時在主軸箱內安裝編碼器，以構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,則主軸每轉一轉，編碼器將返回 6400 個脈沖，經四分頻后，每轉計數脈沖為 25600，分辨率為 秒 /脈沖，完全滿足數控系統(tǒng)對 C軸的反饋精度要求。 PLC 的功能 PLC 的基本結構及工作原理 PLC 采用的是典型的計算機結構，主要包括 CPU,RAM,ROM 和輸入、輸出接口電路等。其內部采用總線結構，進行數據和指令的傳輸。如果把 PLC 看作一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量 PLC輸出變量組成，外部的各種開關信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 PLC 的輸入變量 :它們經 PLC 外部輸入端子輸入到內部寄存器中，經 PLC 內部邏輯運算或其他各種運算、處理后送到輸出端子，他們是 PLC 的輸出變量。由這些輸出變量對外圍設備進行各種控 制。這里可將 PLC看作一個中間處理器或變換器，以將輸入變量變換為輸出變量。 (如圖 41) 圖 41西門子 808D系統(tǒng)圖 三江學院 2021屆本科生 畢業(yè)設計 13 PLC 與 CNC 機床的聯接方式 CNC 數控系統(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 。另一類是低速信號，主要用于控制主軸電機的正、反運轉、接觸器、電磁閥的通斷等開關 t，低速信號的控制對象主要一些商電壓或大電流的強電設備，其控制采用可編程序控制器，具有可靠性高，柔性好等特點，而且隨粉可編程控制器本身性能價格比不斷提高，在現代 CNC, FMS 系統(tǒng)中的應用有 不斷上升的趨勢。目前，數控機床 PLC 的形式有兩種 :一種是采用單獨的 CPU 完成 PLC 功能，即配有 專門的 PLC, PLC 在 CPU 外部，稱為外裝型 PLC。第二種是采用數控氛統(tǒng)與 PLC合用一個 CPU 的方法 .PLC 在 CPU 內部，稱為內裝型 PLC. FANUC 數控系統(tǒng)采用內裝型 PLC。 可編程控制器與 CNC 機床的聯接方式本質上是外電路聯接方法，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通斷，通過 CNC數控完成可編程控制器對機床強電的邏輯控制。 CNC機床的被控對象有帶動主軸旋轉的主電機、大量開關量、伺服電 機等，可編程控制器與 CNC 機床的強電、 CNC 數控裝里1/0 口的聯接可歸納為三部分。 PLC 輸入輸出端與機床面板信號聯接 FANUC 機床操作面板有多達 39 個自定義鍵。面板與系統(tǒng)采用光纖連接。結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。 CNC 數控機床操作面板上有按鈕、旋鈕開關、波段開關和指示燈等 .按鈕、旋鈕開關和波段開關直接與可編程控制器的愉入端接線柱相連，指示燈接線直按與 PLC 輸出端接線柱相連，指示燈的亮暗取決于相應的 PLC輸入端的開關狀態(tài)及固化在 PCROM 卡中的梯形圈程序。 PLC 輸出端與機床強電信號聯接 PLC 在 CNC 機床中的主要作用是控制強電部分 .如 :主控電源、伺服電源、刀架電機正反轉、主軸風扇、潤滑電機勢。由于流過強電電路的電流很大，在 PLC輸出瑞都接有保護用繼電器。在每一個交流緣圈兩側并聯阻容電路以吸收由于線圈通斷時產生的浪涌電流 .為了提商電機運行的可非性，在接觸移線翻電路中加有互鎖 三江學院 2021屆本科生 畢業(yè)設計 14 保護觸點。同理，每個電機的運行程序控制邏輯都固化在 PCROM 卡中，受機床操作面板開關和數控系統(tǒng)軟件的控制。 PLC 輸入端與 CNC機床數控 裝盆 I/O 接口的聯接 可編程控制器物出端的通斷是由其物入端通斷狀態(tài)及梯形圖程序決定的，CNC機床數控裝 I與可編程控制器的聯接是通過軟開關直接控制 PLC粕入端的通斷 .以決定 PLC 輸出端的狀態(tài) .從數控裝置 I/0 口的信息流向分析，可以分為兩種情況 :一是數控裝 !從 1/0 口輸出指令，控制 PLC 完成相應的動作 。另一種是檢測PLC 輸入口的開關狀態(tài)，數控裝里的 I/0口是輸入信號，數控裝登根據輸入信號的性質做出相應的控制。 本次采用的西門子 808Dde 系統(tǒng)是由于西門子在現代社會中運用比較廣泛 ,并且售后服務 比較好 ,PLC 和 NC 數據都是廠家給的 ,應用比較方便 . 三江學院 2021屆本科生 畢業(yè)設計 15 第四章 主運動傳動系統(tǒng)總體方案的確定 主運動傳動系統(tǒng)的設計 主傳動系統(tǒng)的設計主要是根據變速傳動系統(tǒng)的不同類型而決定的，而變速系統(tǒng)的類型應兼顧縮短變速所需的時間并能簡化傳動系統(tǒng)機構等因素綜合來選擇、設計。 傳動系統(tǒng)的類型主要有三種： 齒輪傳動 所謂齒輪傳動是采用少數幾對齒輪降速，用液壓撥叉自動變速，電機主軸仍為無級變速，并實現主軸的正反啟動、停止、制動。 齒輪傳動在扭矩輸出方 面沒有其他的傳動方式可以超過，因此一般要求極高扭矩輸出的情況下使用?？梢酝ㄟ^齒輪組的切換得到不同的轉速比，從而適應更廣泛的加工需求。缺點是噪音大，發(fā)熱大，無法用于高轉速的應用。 皮帶傳動 皮帶傳動又稱為同步齒形帶傳動，使用直流或交流主軸伺服電機，由同步齒形帶傳動至主軸傳動。 皮帶傳動的主軸箱及主軸結構設計相對簡單，同時主軸部件剛性好，傳動效率高、平穩(wěn)、噪聲小，不需潤滑。通常是減速傳動，另外使用較小的電機也可以獲得更好的低速性能，但無法實現轉速比的切換。適用于中檔機床，高端鏜銑類數控設備上 已經很少看到這種傳動方式了。 電機直聯 主軸電機和主軸之間使用聯軸器直接聯接，結構簡單，避免了皮帶方式皮帶打滑和皮帶振動等問題，這種方式應處理好散熱、潤滑，一般應用于高速機床、鏜銑類的數控設備上。 三江學院 2021屆本科生 畢業(yè)設計 16 小結 經過調研、查閱資料可知，大部分數控機床采用分級變速機構，并采用電磁離合器進行自動變速，而經濟型數控機床大多數是在原有普通機床的基礎上進行改進，并采用簡單的數控系統(tǒng)變速進給機構，自動刀架，具有經濟的突出特點，現在這種機床在小型、私營企業(yè)正被大量使用，但也存在一些如在加工過程中不能自 動變速等缺點，為了使能設計的機床在時常上更具競爭力，因此采用無級變速傳動系統(tǒng)中的機械無級變速器。 三江學院 2021屆本科生 畢業(yè)設計 17 第五章