【文章內(nèi)容簡介】 高了數(shù)控機(jī)床的整體性能，尤其是它的加工精度 和生產(chǎn)效率提高得更為顯著，現(xiàn)在，數(shù)控機(jī)床已在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 基于操作面板的緊湊型數(shù)控系統(tǒng) SINUMERIK 808D車削和 SINUMERIK808D 銑實(shí)現(xiàn)極佳的工件加工精度。借助 SINUMERIK808D銷售的所有機(jī)床加工步驟的培訓(xùn)費(fèi)用可降至最低。 (如圖 31) 圖 31西門子 808D操作面板 優(yōu)點(diǎn) (1) (2)無需在機(jī)柜上鉆孔的智能卡扣安裝 (3)使用 USB 接口的即插即用機(jī)床控制面板 (4)現(xiàn)代化的數(shù)控系統(tǒng)確保了系統(tǒng)性能和精度 (5)SINUMERIK 808D 在線向?qū)Э梢詭椭鷮W(xué)習(xí)、研究、簡化最新的數(shù)控系統(tǒng)技術(shù) (6)SINUMERIK Operate BASIC 人機(jī)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(dòng)加工 (9)通過 U 盤的簡單數(shù)據(jù)傳 三江學(xué)院 2021屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(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 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。 FANUC 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(dòng)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(dòng)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(dòng)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)。 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(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(dòng)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(dòng)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(gè)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?？捎脜?shù)設(shè)定為其1/10.⑥加工程序的后臺(tái)編輯 :自動(dòng)切削過程中可以編輯新的程序。⑦菜單編程。三江學(xué)院 2021屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 ⑧圖形會(huì)話在線自動(dòng)編程 :有多種形式，最新的是符號(hào)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。進(jìn)給控制部分選用 NUMDRIVE 交流伺服系統(tǒng)，根據(jù)計(jì)算以及 參考同類型機(jī)床，縱向 (Z 軸 )選 交流何服電機(jī)，橫向 (X 軸 )選用 電機(jī)，實(shí)現(xiàn)位置、速度雙閉環(huán)控制，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床精確的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。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(dòng)等方面的控制。同時(shí)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(gè)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。 PLC 的功能 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 PLC 采用的是典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括 CPU,RAM,ROM 和輸入、輸出接口電路等。其內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如果把 PLC 看作一個(gè)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(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測的各種信號(hào)均作為 PLC 的輸入變量 :它們經(jīng) PLC 外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng) PLC 內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)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(shè)備進(jìn)行各種控 制。這里可將 PLC看作一個(gè)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(xué)院 2021屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 PLC 與 CNC 機(jī)床的聯(lián)接方式 CNC 數(shù)控系統(tǒng)的控制信號(hào)有兩類 :一類是高速信號(hào) ,主要用于各個(gè)坐標(biāo)軸的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng) 。另一類是低速信號(hào)，主要用于控制主軸電機(jī)的正、反運(yùn)轉(zhuǎn)、接觸器、電磁閥的通斷等開關(guān) t，低速信號(hào)的控制對象主要一些商電壓或大電流的強(qiáng)電設(shè)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(diǎn)，而且隨粉可編程控制器本身性能價(jià)格比不斷提高，在現(xiàn)代 CNC, FMS 系統(tǒng)中的應(yīng)用有 不斷上升的趨勢。目前，數(shù)控機(jī)床 PLC 的形式有兩種 :一種是采用單獨(dú)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(shù)控氛統(tǒng)與 PLC合用一個(gè) CPU 的方法 .PLC 在 CPU 內(nèi)部，稱為內(nèi)裝型 PLC. FANUC 數(shù)控系統(tǒng)采用內(nèi)裝型 PLC。 可編程控制器與 CNC 機(jī)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(diǎn)開關(guān)通斷，通過 CNC數(shù)控完成可編程控制器對機(jī)床強(qiáng)電的邏輯控制。 CNC機(jī)床的被控對象有帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的主電機(jī)、大量開關(guān)量、伺服電 機(jī)等，可編程控制器與 CNC 機(jī)床的強(qiáng)電、 CNC 數(shù)控裝里1/0 口的聯(lián)接可歸納為三部分。 PLC 輸入輸出端與機(jī)床面板信號(hào)聯(lián)接 FANUC 機(jī)床操作面板有多達(dá) 39 個(gè)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)床面板上定義了一些操作鍵，完全滿足了機(jī)床控制的要求。 CNC 數(shù)控機(jī)床操作面板上有按鈕、旋鈕開關(guān)、波段開關(guān)和指示燈等 .按鈕、旋鈕開關(guān)和波段開關(guān)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(yīng)的 PLC輸入端的開關(guān)狀態(tài)及固化在 PCROM 卡中的梯形圈程序。 PLC 輸出端與機(jī)床強(qiáng)電信號(hào)聯(lián)接 PLC 在 CNC 機(jī)床中的主要作用是控制強(qiáng)電部分 .如 :主控電源、伺服電源、刀架電機(jī)正反轉(zhuǎn)、主軸風(fēng)扇、潤滑電機(jī)勢。由于流過強(qiáng)電電路的電流很大，在 PLC輸出瑞都接有保護(hù)用繼電器。在每一個(gè)交流緣圈兩側(cè)并聯(lián)阻容電路以吸收由于線圈通斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流 .為了提商電機(jī)運(yùn)行的可非性，在接觸移線翻電路中加有互鎖 三江學(xué)院 2021屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 保護(hù)觸點(diǎn)。同理，每個(gè)電機(jī)的運(yùn)行程序控制邏輯都固化在 PCROM 卡中，受機(jī)床操作面板開關(guān)和數(shù)控系統(tǒng)軟件的控制。 PLC 輸入端與 CNC機(jī)床數(shù)控 裝盆 I/O 接口的聯(lián)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(jī)床數(shù)控裝 I與可編程控制器的聯(lián)接是通過軟開關(guān)直接控制 PLC粕入端的通斷 .以決定 PLC 輸出端的狀態(tài) .從數(shù)控裝置 I/0 口的信息流向分析，可以分為兩種情況 :一是數(shù)控裝 !從 1/0 口輸出指令，控制 PLC 完成相應(yīng)的動(dòng)作 。另一種是檢測PLC 輸入口的開關(guān)狀態(tài)，數(shù)控裝里的 I/0口是輸入信號(hào)，數(shù)控裝登根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)做出相應(yīng)的控制。 本次采用的西門子 808Dde 系統(tǒng)是由于西門子在現(xiàn)代社會(huì)中運(yùn)用比較廣泛 ,并且售后服務(wù) 比較好 ,PLC 和 NC 數(shù)據(jù)都是廠家給的 ,應(yīng)用比較方便 . 三江學(xué)院 2021屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 第四章 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案的確定 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的不同類型而決定的，而變速系統(tǒng)的類型應(yīng)兼顧縮短變速所需的時(shí)間并能簡化傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)等因素綜合來選擇、設(shè)計(jì)。 傳動(dòng)系統(tǒng)的類型主要有三種： 齒輪傳動(dòng) 所謂齒輪傳動(dòng)是采用少數(shù)幾對齒輪降速，用液壓撥叉自動(dòng)變速，電機(jī)主軸仍為無級變速，并實(shí)現(xiàn)主軸的正反啟動(dòng)、停止、制動(dòng)。 齒輪傳動(dòng)在扭矩輸出方 面沒有其他的傳動(dòng)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(zhuǎn)速比，從而適應(yīng)更廣泛的加工需求。缺點(diǎn)是噪音大，發(fā)熱大，無法用于高轉(zhuǎn)速的應(yīng)用。 皮帶傳動(dòng) 皮帶傳動(dòng)又稱為同步齒形帶傳動(dòng)，使用直流或交流主軸伺服電機(jī)，由同步齒形帶傳動(dòng)至主軸傳動(dòng)。 皮帶傳動(dòng)的主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對簡單，同時(shí)主軸部件剛性好，傳動(dòng)效率高、平穩(wěn)、噪聲小，不需潤滑。通常是減速傳動(dòng)，另外使用較小的電機(jī)也可以獲得更好的低速性能，但無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速比的切換。適用于中檔機(jī)床，高端鏜銑類數(shù)控設(shè)備上 已經(jīng)很少看到這種傳動(dòng)方式了。 電機(jī)直聯(lián) 主軸電機(jī)和主軸之間使用聯(lián)軸器直接聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡單，避免了皮帶方式皮帶打滑和皮帶振動(dòng)等問題，這種方式應(yīng)處理好散熱、潤滑，一般應(yīng)用于高速機(jī)床、鏜銑類的數(shù)控設(shè)備上。 三江學(xué)院 2021屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 小結(jié) 經(jīng)過調(diào)研、查閱資料可知，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用分級變速機(jī)構(gòu)，并采用電磁離合器進(jìn)行自動(dòng)變速，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床大多數(shù)是在原有普通機(jī)床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，并采用簡單的數(shù)控系統(tǒng)變速進(jìn)給機(jī)構(gòu)，自動(dòng)刀架，具有經(jīng)濟(jì)的突出特點(diǎn)，現(xiàn)在這種機(jī)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(dòng)變速等缺點(diǎn)，為了使能設(shè)計(jì)的機(jī)床在時(shí)常上更具競爭力，因此采用無級變速傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)械無級變速器。 三江學(xué)院 2021屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第五章