【正文】 上的數(shù)據(jù)信息傳遞是通過(guò)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(xiě)入進(jìn) 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 17 頁(yè) 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(xiě)入公共數(shù)據(jù)區(qū)，供數(shù)控系統(tǒng)隨時(shí)讀取?？赏ㄟ^(guò)密集型面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。 (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(gè)靈活的模擬輸出口，便于與其它模塊相連。 (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。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(kāi)、閉控制，刀架正、反控制等，另外，輸入模塊除接受一般的 24VDC 開(kāi)關(guān)量外，還可 以接三線(xiàn)式的接近傳感器信號(hào)。 (4)手搖脈沖發(fā)生器接口 :實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)切削。 (2)X 軸 ,Z 軸及主軸控制接口 :用來(lái)控制 X軸、 Z軸伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)及主軸的轉(zhuǎn)速。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。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(mǎn)足數(shù)控系統(tǒng)對(duì) C 軸的反饋精度要求。輔助控制部分包括機(jī)床的冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)與主軸運(yùn)動(dòng)等方面的控制。 ⑨ 用戶(hù)宏程序 :一種參量編程軟件包，用來(lái)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)。 ⑧ 圖形會(huì)話(huà)在線(xiàn)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?？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(guò)程中可以編 輯新的程序。 ④ 主軸雙刀架。 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。 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(dòng)作為回轉(zhuǎn)坐標(biāo)與其它直線(xiàn)軸插補(bǔ)，加工輪廓曲線(xiàn)。 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。例如，伺服反饋斷線(xiàn)形成大開(kāi)環(huán)時(shí)，既不會(huì)撞車(chē)，也不會(huì)損壞元件。 (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)。 (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)。 (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。據(jù)此，可判斷系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定、有無(wú)爬行以及跟隨精度等，根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。該變比可以不為整數(shù)。在參數(shù)的設(shè)定畫(huà)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。為方便用戶(hù)，可提供宏指令庫(kù)。 DNC2 共設(shè)計(jì)了 60多條指令。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。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(zhǎng)可達(dá) 100m(無(wú)調(diào)制解調(diào)器時(shí) )。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 14 頁(yè) ② 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的加工程序是按 2 進(jìn)制編制的。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(chǔ)的加工程序是通常的加工代碼指令方式。 (2)遠(yuǎn)程緩沖 (REMOTEBUFFER):上述方式雖然解決了長(zhǎng)程序的存儲(chǔ)問(wèn)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。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(kāi)始加工。最快的傳送速率為 9600bps。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。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。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)。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)。主軸電機(jī)軸上裝有圓型的磁性傳感器，用做速度反饋。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。 aC 經(jīng)濟(jì)型 。a:標(biāo)準(zhǔn)型，恒功 率調(diào)速范圍 4:1。該系統(tǒng)的主軸電機(jī)為異步電機(jī)，目前為 a系列。 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)。還有運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)測(cè)及保護(hù)。 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。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。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。但是，只要設(shè)定相應(yīng)的參數(shù) GSK980TA1 系統(tǒng)可以使用直線(xiàn)光柵尺，使系統(tǒng)接成全閉環(huán)。 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。0D配置 ac型。最大力矩為 400 mN? 。 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。 PMCM為專(zhuān)用處理機(jī)，徽處理器為 80186，專(zhuān)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。 GSK980TA1 系統(tǒng) PMC 控制有 FMCL 和 PMCM2 種。 ② 在計(jì)算機(jī)上裝入專(zhuān)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)。由于有功能指令，使得 PMC 程序編制非常容易，簡(jiǎn)捷?；局噶顬?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。 PMC 控制 PMC就是可編程序機(jī)床控制器，是專(zhuān)門(mén)用于控制機(jī)床的 PLC。圖形可局部放大，以便觀察細(xì)部。 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 ″ 。 GSKCC 軟件 Windows 環(huán)境并運(yùn)行在 PC計(jì)算機(jī)。 Windows 環(huán)境下并運(yùn)行在 PC計(jì)算機(jī)上， PLC 程序的編寫(xiě)工具，方便的機(jī)床程序管理。豐富的 PLC 和 CNC交換信息 量 , PLC 圖形界面的管理。 (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(xiě)和可讀性。 GSK 的螺距補(bǔ)償為線(xiàn)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。提高了計(jì)算機(jī)的 CAD/CAM 程序的加工能力。 M 功能和 PLC 功能的調(diào)用子程序， E 參數(shù) (用戶(hù)可以通過(guò) E 參數(shù)來(lái)讀取或改變 CNC 的數(shù)值 )。 軟件功能 (1)CNC 功能 系統(tǒng)軟件的開(kāi)放性和友好界面，幫助性的編程方式。 (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(xiàn)路可以直接聯(lián)到此模塊，通過(guò)它再和數(shù)控系統(tǒng)的軸板進(jìn)行連接。同時(shí)又提高了數(shù)控系統(tǒng)的保護(hù) (如果有間題，只能損壞這種模塊，不會(huì)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)造 成破壞 )。 (6)PLC 功能的內(nèi)部集成 PLC功能的內(nèi)部集成化，提高了 PLC 和 CNC的內(nèi)部通訊能力，增強(qiáng)了機(jī)床的邏輯控制， PLC 的 32 輸入和 24輸出模塊，可以和外圍的電路相連接，而這種模塊，通過(guò)陽(yáng) M 提供的電纜和剛 M 數(shù)控系統(tǒng)連接。 24V直流電，用于單元內(nèi)各繼電器控制。 TD 系統(tǒng)為 4軸 (最大配里 )控制， 2軸聯(lián)動(dòng)，只用一塊伺服板。該板接受主 CPU 分配的伺服控制指令，輸出 6 個(gè)相位各差 60176。伺服板上有 2 個(gè)CPU(TMS320)，用于伺服的數(shù)字控制。 (4)進(jìn)給伺服控制板 GSK980TA1 系統(tǒng)全部用數(shù)字式交流伺服控制。 CMOSRAM 與 電池相連，關(guān)機(jī)時(shí)保存信息。 GSK980TA1系統(tǒng)可控制車(chē)床。此外，顯示的 CRT 控制也在該板上。 (1)主板 主 CPU 在該板上?；九渲糜兄靼濉⒋鎯?chǔ)器板、I/O 板、伺服軸控制板和電源。目前銷(xiāo)售的 TA1和 TD，其硬件結(jié)構(gòu)基本一樣，只是控制軸數(shù)不同，所配置的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)不同。 GSK980TA1 系統(tǒng)的可靠性 好，性能 /價(jià)格比高，在全國(guó)各地己銷(xiāo)售 10余萬(wàn)臺(tái)。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)，由于其是弱電電路，如果采用 +24VDC 為電源輸入，可以大大降低其熱源和不穩(wěn)定因素。主軸控制信號(hào)的傳送使用光纜，使信號(hào) 減少 受外界 來(lái)的 干擾。 (4)良好的控制軟件設(shè)計(jì)： GSK980TA1系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在國(guó)內(nèi)各地?cái)?shù)年的運(yùn)行，積累了豐富的數(shù)據(jù)，因此在軟件設(shè)計(jì)時(shí)考慮了可能出現(xiàn)的各種故障情況，加 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 9 頁(yè) 入了許多保護(hù)和提高可靠性的措施，如開(kāi)機(jī)和狀態(tài)切換時(shí)的層層檢側(cè)、過(guò)壓、過(guò)流、反饋斷線(xiàn)等報(bào)警，使得 機(jī)床運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)處理，從而 避免 了元部件的損壞。 (3)全自動(dòng)化工廠(chǎng)生產(chǎn)制造：多層印刷板的制板、元件的插裝、焊接、印刷板的檢查、系統(tǒng)的組裝、電機(jī)投料、沖片、精鑄、機(jī)械加工、裝配、成品的包裝出廠(chǎng)全部為自動(dòng)化，這就使得在生產(chǎn)過(guò)程中避免了外界 (人 )的不穩(wěn)定因素的干預(yù)。 GSK980TA1 系統(tǒng)之所以有非常高的可靠性，主要源自以下因素： (1)可靠的高質(zhì)量的元器件及良好的老化篩選工藝。 常年的工作考臉證明 GSK980TA1 系統(tǒng)是可靠的數(shù)控系統(tǒng)之一，它能在一般車(chē)間環(huán)境下運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床應(yīng)能長(zhǎng)期連續(xù)加工，其數(shù)控系統(tǒng)必須能夠長(zhǎng)期無(wú)故降連續(xù)運(yùn)行。在對(duì)多家數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較后 。 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。 光電 隔離 功率 放大 光電 隔離 功率 放大 微 機(jī) 伺服 電動(dòng)機(jī) Z 向 伺服 電動(dòng)機(jī) X 向 床鞍及拖板 中滑板 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 8 頁(yè) 第 3 章 數(shù)控系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計(jì) 由于本車(chē)床經(jīng)改造后成為一臺(tái)專(zhuān)用數(shù)控車(chē)床，專(zhuān)用于加工車(chē)削軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)零件，因而用廣數(shù) GSK980TA1 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本數(shù)控系統(tǒng)功能。 (5)可充分利用機(jī)床床身部分的已加工表面作為改造部分的定位和測(cè)量基準(zhǔn)。 (3)縱向進(jìn)給直線(xiàn)度與原機(jī)床一樣，其運(yùn)動(dòng)精度則有數(shù)控 系統(tǒng)和縱向電機(jī)、滾珠絲杠的精度保證。為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用齒輪絲杠的減速方法；為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副取代原車(chē)床絲杠；為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)；齒輪傳動(dòng)也采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。（一般數(shù)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間≤100K ，程序數(shù)量 ≤100 個(gè)。 ⑥ 超大容量存儲(chǔ)器 。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 6 頁(yè) ④ 具有輔助軸功能，可控制伺服電機(jī)進(jìn)行定位 匹配伺服主軸 GSK DAP03 時(shí)通過(guò)速度或位置模式的轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)主軸的高速旋轉(zhuǎn)及對(duì)主軸的精確定位與分度。 ② 彩色寬屏 LCD 有更大的視覺(jué)范圍，更豐富的顯示內(nèi)容 車(chē)載視頻彩色 LCD的采用，使顯示界面更豐富、更友好，視覺(jué)范圍更大，在較強(qiáng)光線(xiàn)的環(huán)境下仍能清晰看到系統(tǒng)顯示的內(nèi)容。 GSK980TA1 以最高的集成度、簡(jiǎn)易的操作、簡(jiǎn)單的編程命令，實(shí)現(xiàn)高速、高精及高可靠性，可匹配手脈（電子手輪）及手持單元、伺服主軸、六鑫刀架（帶就近換刀）等，具有中高性能數(shù)控系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格，是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的最佳選擇。在保持 980 系列外形尺寸及接口不變的前提下，采用 7英寸彩色寬屏 LCD 及更友好的顯示界面，加工軌跡實(shí)時(shí)跟蹤顯示，增加了系統(tǒng)時(shí)鐘及報(bào)警日志。根據(jù)設(shè)計(jì)要求 控制系統(tǒng)采用 GSK980TA1系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用伺服電機(jī)半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 總體方案的確定 （ 1）系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式和伺服控制系統(tǒng)的選擇。 8） 啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms。 6） 定位精度： ? 。 4） 刀架快移速度 maxv ：縱向： 2m/min，橫向： 1m/min。 2） 最大加工長(zhǎng)度： 100mm。系統(tǒng)橫向分辨率達(dá) 。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 4 頁(yè) 第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案的擬定 要求將 CA6140 臥式車(chē)床改造成用廣數(shù)系統(tǒng)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，采用伺服電動(dòng)機(jī)半閉環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線(xiàn)和圓弧查補(bǔ)功能。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6%。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 3 頁(yè) 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 我國(guó)目前機(jī)床總量 380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到 3%。 (5)由于長(zhǎng)期以來(lái)形成的設(shè)計(jì)、工藝和制造部門(mén)分立 ,缺乏有效的協(xié)同開(kāi)發(fā)的模式 ,不能從制訂方案開(kāi)始就融入各方面的正確意見(jiàn) ,容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改 ,延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)的