普通機(jī)床的數(shù)字化改造(編輯修改稿)
2025-06-24 00:14 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。 ：數(shù)控系統(tǒng)的選擇1） 采用PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)控改造在一些印刷、包裝等對(duì)定位精度要求不是太高的場(chǎng)合，以及一些生產(chǎn)線控制場(chǎng)合，可采用通過(guò)PLC完成數(shù)控改造任務(wù)。此時(shí)采用的是通用型PLC，而不是數(shù)控專用型如FANUCPMC等。目前通用型PLC功能已經(jīng)很強(qiáng)大，包括定位模塊，A/D、D/A、I/O模式，可實(shí)現(xiàn)許多工控場(chǎng)合的功能。2）商用CNC(PLC)、伺服系統(tǒng)進(jìn)行改造這種方式是目前流行的改造模式。數(shù)控系統(tǒng)制造商提供愈來(lái)愈方便的調(diào)試方法和工具軟件，以方便機(jī)床廠和改造商。調(diào)試軟件主要包括伺服系統(tǒng)適配、梯形圖和機(jī)床參數(shù)。CNC制造商一般會(huì)提供光盤和調(diào)試手冊(cè)。如西門子公司在出售其經(jīng)濟(jì)型數(shù)控802D時(shí)，會(huì)免費(fèi)提供調(diào)試CD盤以及SINUMERIK 802D簡(jiǎn)明調(diào)試指南。美國(guó)AB公司在銷售9系列CNC時(shí)，會(huì)讓用戶購(gòu)買ODS(offline development system)軟盤及手冊(cè)。該ODS可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上進(jìn)行梯形圖開發(fā)、機(jī)床參數(shù)設(shè)置、零件加工程序編輯等，通過(guò)232口和CNC通訊。3） 選擇工控機(jī)進(jìn)行數(shù)控改造不僅是金屬切削機(jī)床等的數(shù)控改造，也包括過(guò)程控制、順序控制等工控場(chǎng)合，可利用工控機(jī)的可靠性，選擇合適工具軟件或自己開發(fā)軟件進(jìn)行改造。90年代初期，我們?cè)肧TD工控機(jī)和4套直流伺服系統(tǒng)，自己開發(fā)軟件改造國(guó)產(chǎn)5040數(shù)控銑床。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用3臺(tái)8088 CPU STD計(jì)算機(jī)組成。由通訊接口連接起來(lái)。每一臺(tái)STD計(jì)算機(jī)均由若干模板組成。作為分布計(jì)算機(jī)數(shù)控的硬件支持。4）選擇PCbased CNC PCbased CNC是開放式數(shù)控目前的實(shí)現(xiàn)方式。但距真正意義上的開放式數(shù)控還有很遠(yuǎn)距離。目前，對(duì)于“開放式結(jié)構(gòu)”仍沒(méi)有一致定義。某些用戶認(rèn)為開放式表示能夠接受當(dāng)?shù)厥褂玫耐ㄐ艆f(xié)議；而另一些用戶認(rèn)為開放式意味著所有控制器操作界面完全一致。對(duì)機(jī)床應(yīng)用工程師而言，開放式意味著對(duì)刀架移動(dòng)、傳感器和邏輯控制有標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口。對(duì)大公司和大學(xué)的研究工程師來(lái)說(shuō)，開放式意味著以上所有這些均來(lái)自隨即拿來(lái)就用的積木塊。由于來(lái)自用戶和集成商的壓力，開放式結(jié)構(gòu)的開發(fā)正在向前發(fā)展并將繼續(xù)下去。目前的一個(gè)積極成果即是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的CNC，即PCbased CNC。目前的具體實(shí)現(xiàn)，其硬件組成是個(gè)人計(jì)算機(jī)加運(yùn)動(dòng)控制卡。軟件組成主要是計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)(如WIN，DOS)加數(shù)控系統(tǒng)軟件。美國(guó)Delta Tau公司的PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制卡的開發(fā)在這方面走得更快一些，已開發(fā)出PC總線、VME總線、STD總線的PMAC卡。整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制由PMAC獨(dú)立完成。主機(jī)上運(yùn)行的軟件僅為一個(gè)開發(fā)環(huán)境，負(fù)責(zé)顯示、調(diào)試、零件程序編制、通訊等。PMAC運(yùn)行時(shí)前臺(tái)負(fù)責(zé)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)控制，后臺(tái)負(fù)責(zé)PLC。采用美國(guó) MOTOROLA 56001 DSP作為CPU，可接直流、交流、步進(jìn)電機(jī)。反饋元件可采用增量/絕對(duì)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵尺等。另一種變通做法是在硬件和軟件上參照個(gè)人計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，但已有了變化。比如西門子840D，按照目前MMC、CNC、PLC三位一體的數(shù)控控制機(jī)模式，在MMC上完全是一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的IPC工控機(jī)，但操作系統(tǒng)用的是Flex OS。CNC、PLC集中在NCU中，外圍接口包括主軸、進(jìn)給模塊，I/O口等。840D和驅(qū)動(dòng)611D之間連接通過(guò)總線進(jìn)行(802D中開始使用現(xiàn)場(chǎng)總線profibus)，更貼近計(jì)算機(jī)的信息傳遞方式。另外，由于采用操作系統(tǒng)Flex OS，其操作界面跟普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)非常相似。上面舉的PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡和西門子840D等，他們?cè)诨趥€(gè)人計(jì)算機(jī)的CNC方面做了許多工作，但是距離真正的開放式還有許多路要走。理想的模式應(yīng)該是工控機(jī)+實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)＋開發(fā)環(huán)境＋數(shù)控函數(shù)庫(kù)的模式。數(shù)控控制軟件應(yīng)該是可以裝配的，裝配的對(duì)象是數(shù)控函數(shù)庫(kù)中的庫(kù)函數(shù)。開發(fā)環(huán)境給用戶提供開發(fā)工具，將庫(kù)函數(shù)納入到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中去。這樣一來(lái)，就象是PLC程序的開發(fā)從CNC 制造商轉(zhuǎn)移到機(jī)床廠、數(shù)控集成商一樣，數(shù)控系統(tǒng)的形成亦可以從CNC制造商轉(zhuǎn)移到機(jī)床廠、集成商，甚至最終用戶。這才是最終意義上的開放式CNC ：主軸的改造 目前，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)電機(jī)已經(jīng)基本不再采用普通的交流異步電機(jī)或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機(jī)，它們已逐步被新型的交流調(diào)速電機(jī)和直流調(diào)速電機(jī)所代替。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)要求較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的 主軸部件直接帶動(dòng)工件或刀具參加切削運(yùn)動(dòng)，它除承受本身重量外，還需承接較大的切削載荷，主軸本身的剛性和旋轉(zhuǎn)精度以及支撐的剛性都將直接影響零件的加工精度,因此主軸部分的數(shù)控改造，首先應(yīng)保證本身
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