【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。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(jiǎn)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)。 顯示GSK980TA1 系統(tǒng)的顯示器 480 234 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(duì)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(jiǎn)捷。 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 液晶顯示畫面在系統(tǒng)上現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(shí)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(dòng)GSK980TA1 系統(tǒng)進(jìn)給軸的驅(qū)動(dòng)使用交流同步電動(dòng)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 。 0C 配 a 型。0D 配置 ac 型。mN?am 加速特性好，從 0 至最高轉(zhuǎn)速的啟動(dòng)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(gè)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(cè)量工作臺(tái)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(shí)具有上述 2 個(gè)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(hào)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(chǔ)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(cè)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(cè)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(dòng)GSK980TA1 系統(tǒng)可以同時(shí)控制 2 個(gè)主軸電動(dòng)機(jī)，可以是 2 個(gè)數(shù)字式控 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 頁制的電機(jī)，也可以一個(gè)為數(shù)字式，另一個(gè)為模擬式控制電機(jī)。模擬控制指令是 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(dòng)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(shí)要與其它軸插補(bǔ)。此時(shí)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(gè)脈沖，高精度的發(fā)出 360000 個(gè)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(gè)串口(RS232C)，分 4 個(gè)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(shí)，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(shí)，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(dòng)自動(dòng)加工，CNC 預(yù)讀 15 個(gè)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(chǔ)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(duì)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 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(chǔ)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。②計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)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(shí))。(3)DNC2:它可使 8 臺(tái) CNC 機(jī)床與主計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程相連，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)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(dòng)加工啟動(dòng)、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(dòng)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(tái)移動(dòng)時(shí)各軸的伺服增益、伺服誤差及其變動(dòng)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(shí)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(cuò)誤顯示:程序出錯(cuò)時(shí)，CRT 上顯示報(bào)警號(hào)。根據(jù)報(bào)警號(hào)可由說明書中查出錯(cuò)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(cuò)誤都可從該表中查出。 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(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(shí)，CRT 上均顯示相應(yīng)的報(bào)警號(hào)。GSK980TA1 系統(tǒng)對(duì)這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(shí)，既不會(huì)撞車，也不會(huì)損壞元件。(5)I/O 信號(hào)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(hào)的工作。CRT 還有診斷畫面，通過該畫面，根據(jù)信號(hào)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:①Cs 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。③PMC 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。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(duì)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(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(duì)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(gè)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(dòng)及主軸的轉(zhuǎn)速。(3)編碼器反饋信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，這在螺紋加工的時(shí)候是不可缺少的。(4)手搖脈沖發(fā)生器接口:實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)切削。(5)開關(guān)量輸入輸出接口:輸入信號(hào)主要用于 X、Z 方向是否超程的檢測(cè)，刀架的位置檢測(cè)，坐標(biāo)原點(diǎn)位置檢測(cè)等。輸出信號(hào)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(hào)。這樣對(duì)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(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)擬輸出口，便于與其它模塊相連。(8)密集型面板接口?？赏ㄟ^密集型面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。輸入零件加工程序，實(shí)時(shí)跟蹤加工情況。 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(jìn)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(jìn)行的，如數(shù)控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)寫入進(jìn) 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 17 頁給控制模塊的公共數(shù)據(jù)區(qū)，供模塊內(nèi) CPU 隨時(shí)讀取，同樣進(jìn)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(shí)讀取。為了保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行，要求所傳輸?shù)拿總€(gè)數(shù)據(jù)信息都應(yīng)選用最有效率的信息，即是必須傳輸?shù)模饬x準(zhǔn)確完整的，和盡量選用使用頻率高的信息，這有助于提高系統(tǒng)的可靠性，運(yùn)行效率和減少信息傳輸費(fèi)用。以下為機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部總線上傳輸?shù)母鞣N信息。 數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給控制模塊間信息傳輸數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出:設(shè)定值。控制參數(shù) :PID 調(diào)節(jié)參數(shù)，行程極限，速度極限。控制字 : 進(jìn)給控制運(yùn)行(運(yùn)行、停止等)。進(jìn)給控制給定:位置進(jìn)給量、速度進(jìn)給量進(jìn)給控制模塊發(fā)出:運(yùn)行狀態(tài): 正常運(yùn)行，加工受阻，停止加工。運(yùn)行參數(shù): 實(shí)測(cè)位置，實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速。 數(shù)控系統(tǒng)與輸入輸出模塊間信息傳輸數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出:主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定值。邏輯控制 :控制刀架，冷卻泵，冷卻閥等。輸入輸出模塊發(fā)出:實(shí)測(cè)主軸轉(zhuǎn)速值。運(yùn)動(dòng)邏輯狀態(tài):刀具到位識(shí)別，液壓卡盤夾緊，主軸超速，機(jī)床原點(diǎn)，越位限制等。對(duì)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(chǔ)空間，設(shè)計(jì)傳輸通道。 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 18 頁第 5 章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 縱向機(jī)械傳動(dòng)部分的數(shù)控化改造和設(shè)計(jì)計(jì)算（1）切削力的計(jì)算。由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率 KPc??式中 ——主軸電動(dòng)機(jī)功率， ——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 ～，取 ；? ?? ——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 ；則 KPc ???切削功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削轉(zhuǎn)速來計(jì)算，即 3106??vFP