【正文】 上的數(shù)據(jù)信息傳遞是通過公共數(shù)據(jù)區(qū)進行的，如數(shù)控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)寫入進 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 17 頁 給控制模塊的公共數(shù)據(jù)區(qū)，供模塊內 CPU 隨時讀取，同樣進給控制模塊 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)隨時讀取?？赏ㄟ^密集型面板進行參數(shù)設定。 (7)模擬輸入輸出及外部中斷接口 .此接口為機床提供了一個靈活的模擬輸出口，便于與其它模塊相連。 (6)機床操作面板接口， GSK980TA1 機床操作面板有多達 39 個自定義鍵。輸出信號主要用于主軸的轉速控制，主軸的正、反轉或停止控制，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 開關量外，還可 以接三線式的接近傳感器信號。 (4)手搖脈沖發(fā)生器接口 :實現(xiàn)手動、聯(lián)動切削。 (2)X 軸 ,Z 軸及主軸控制接口 :用來控制 X軸、 Z軸伺服電機的運動及主軸的轉速。根據(jù)改造后的電氣原理圖，設計制作電控柜，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,則主軸每轉一轉，編碼器將返回 6400 個脈沖，經(jīng)四分頻后，每轉計數(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。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。 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)。 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?？捎脜?shù)設定為其 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。 ④ 主軸雙刀架。 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。 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。 CRT 可顯示梯形圖，在該圖上可以檢查機床強電信號的工作。例如，伺服反饋斷線形成大開環(huán)時，既不會撞車，也不會損壞元件。 (4)運行故障顯示 :CNC 控制軟件的運行、硬件的各主要元件、伺服控制、主軸控制等出現(xiàn)故障時， CRT 上均顯示相應的報警號。 (3)加工程序錯誤顯示 :程序出錯時， CRT 上顯 示報警號。 (2)主軸參數(shù)設定 :輸入主軸電機的代碼及初始化位即可設定好主軸電機的標準參數(shù)，電機即可穩(wěn)定運行。據(jù)此，可判斷系統(tǒng)運行是否穩(wěn)定、有無爬行以及跟隨精度等，根據(jù)情況進行適當?shù)恼{整。該變比可以不為整數(shù)。在參數(shù)的設定畫面上，只需設定初始化位、電機代碼等參數(shù)即可設定好所用電機的標準參數(shù)，使電機穩(wěn)定運行。為方便用戶，可提供宏指令庫。 DNC2 共設計了 60多條指令。連接方式為點 — 點式，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，電纜最長可達 100m(無調制解調器時 )。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 14 頁 ② 計算機存儲的加工程序是按 2 進制編制的。該功能可實現(xiàn) 數(shù)據(jù)塊的傳送，有 2種工作方式 :① 計算機存儲的加工程序是通常的加工代碼指令方式。 (2)遠程緩沖 (REMOTEBUFFER):上述方式雖然解決了長程序的存儲問題，但由于數(shù)據(jù)的邊讀入、邊處理、邊加工，所以加工速度慢。用電纜將 PC 機與 CNC 經(jīng)串口連接后，啟動自動加工， CNC 預讀 15個程序段，開始加工。最快的傳送速率為 9600bps。交換的數(shù)據(jù)包括 :系統(tǒng)及機床的設定參數(shù)、 PMC 參數(shù)、零件加工程序、刀具補償值、設定的工件坐標系、絲杠的螺補值等。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。普通為每轉發(fā)出 1024 個脈沖，高精度的發(fā)出 360000 個脈沖 /轉。因此需要控制主軸的轉角或轉位，輪廓控制時要與其它軸插補。主軸電機軸上裝有圓型的磁性傳感器，用做速度反饋。主軸電機的最大功率為 37kW，最高轉速可達 15000r/min，用數(shù)字式矢量控制。 aC 經(jīng)濟型 。a:標準型，恒功 率調速范圍 4:1。該系統(tǒng)的主軸電機為異步電機，目前為 a系列。 主軸驅動 GSK980TA1 系統(tǒng)可以同時控制 2個主軸電動機，可以是 2個數(shù)字式控制的電機，也可以一個為數(shù)字式，另一個為模擬式控制電機。還有運行過程的監(jiān)測及保護。 ROM 中存儲的控制程序主要有同步電機的快速響應矢量 控制、 IP 調節(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)觀測器。功率放大器為模塊化結構，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，只要設定相應的參數(shù) GSK980TA1 系統(tǒng)可以使用直線光柵尺，使系統(tǒng)接成全閉環(huán)。 電機軸上裝有脈沖編碼器，每轉發(fā)出 65536 個脈沖 (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? 。 進給伺服驅動 GSK980TA1 系統(tǒng)進給軸的驅動使用交流同步電動機，目前為 a系列。 PMCM為專用處理機，徽處理器為 80186，專用一塊板，插在主 板上，處理時間為 2us 步，最大步數(shù)為 8000 步。 GSK980TA1 系統(tǒng) PMC 控制有 FMCL 和 PMCM2 種。 ② 在計算機上裝入專用軟件用計算機編制，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，簡捷。基本指令為 2 進制位的邏輯運算，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)運算。 PMC 控制 PMC就是可編程序機床控制器，是專門用于控制機床的 PLC。圖形可局部放大，以便觀察細部。 顯示 GSK980TA1 系統(tǒng)的顯示器 480 2 34點陣，用 彩 色液晶顯示器 (LCD),標準為 ″ 。 GSKCC 軟件 Windows 環(huán)境并運行在 PC計算機。 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。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，多任務的 PLC 程序的編程結構，提高了 PLC 程序的編寫和可讀性。 GSK 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。提高了計算機的 CAD/CAM 程序的加工能力。 M 功能和 PLC 功能的調用子程序， 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 )。 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。 (7)軸轉接模塊 GSK980TA1 提供了軸轉接模塊，機床的編碼器和到伺服的線路可以直接聯(lián)到此模塊，通過它再和數(shù)控系統(tǒng)的軸板進行連接。同時又提高了數(shù)控系統(tǒng)的保護 (如果有間題，只能損壞這種模塊，不會對數(shù)控系統(tǒng)造 成破壞 )。 (6)PLC 功能的內部集成 PLC功能的內部集成化，提高了 PLC 和 CNC的內部通訊能力，增強了機床的邏輯控制， 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，通過陽 M 提供的電纜和剛 M 數(shù)控系統(tǒng)連接。 24V直流電，用于單元內各繼電器控制。 TD 系統(tǒng)為 4軸 (最大配里 )控制， 2軸聯(lián)動，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 個相位各差 60176。伺服板上有 2 個CPU(TMS320)，用于伺服的數(shù)字控制。 (4)進給伺服控制板 GSK980TA1 系統(tǒng)全部用數(shù)字式交流伺服控制。 CMOSRAM 與 電池相連，關機時保存信息。 GSK980TA1系統(tǒng)可控制車床。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?、存儲器板、I/O 板、伺服軸控制板和電源。目前銷售的 TA1和 TD，其硬件結構基本一樣，只是控制軸數(shù)不同，所配置的進給軸驅動電機不同。 GSK980TA1 系統(tǒng)的可靠性 好，性能 /價格比高，在全國各地己銷售 10余萬臺。對于數(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。主軸控制信號的傳送使用光纜，使信號 減少 受外界 來的 干擾。 (4)良好的控制軟件設計： GSK980TA1系統(tǒng)經(jīng)過在國內各地數(shù)年的運行，積累了豐富的數(shù)據(jù)，因此在軟件設計時考慮了可能出現(xiàn)的各種故障情況，加 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 9 頁 入了許多保護和提高可靠性的措施，如開機和狀態(tài)切換時的層層檢側、過壓、過流、反饋斷線等報警，使得 機床運行中出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能及時處理，從而 避免 了元部件的損壞。 (3)全自動化工廠生產(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、電機投料、沖片、精鑄、機械加工、裝配、成品的包裝出廠全部為自動化，這就使得在生產(chǎn)過程中避免了外界 (人 )的不穩(wěn)定因素的干預。 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，它能在一般車間環(huán)境下運行。數(shù)控機床應能長期連續(xù)加工，其數(shù)控系統(tǒng)必須能夠長期無故降連續(xù)運行。在對多家數(shù)控系統(tǒng)進行比較后 。 現(xiàn)在，數(shù)控機床已在機械工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用。 光電 隔離 功率 放大 光電 隔離 功率 放大 微 機 伺服 電動機 Z 向 伺服 電動機 X 向 床鞍及拖板 中滑板 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 8 頁 第 3 章 數(shù)控系統(tǒng)軟、硬件的設計 由于本車床經(jīng)改造后成為一臺專用數(shù)控車床，專用于加工車削軸類、盤類零件，因而用廣數(shù) GSK980TA1 控制系統(tǒng)實現(xiàn)本數(shù)控系統(tǒng)功能。 (5)可充分利用機床床身部分的已加工表面作為改造部分的定位和測量基準。 (3)縱向進給直線度與原機床一樣，其運動精度則有數(shù)控 系統(tǒng)和縱向電機、滾珠絲杠的精度保證。為實現(xiàn)機床所要求的分辨率，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床絲杠；為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加載荷的結構；齒輪傳動也采用消除齒側間隙的結構。（一般數(shù)控系統(tǒng)的存儲空間≤100K ，程序數(shù)量 ≤100 個。 ⑥ 超大容量存儲器 。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 6 頁 ④ 具有輔助軸功能，可控制伺服電機進行定位 匹配伺服主軸 GSK DAP03 時通過速度或位置模式的轉換，可實現(xiàn)主軸的高速旋轉及對主軸的精確定位與分度。 ② 彩色寬屏 LCD 有更大的視覺范圍，更豐富的顯示內容 車載視頻彩色 LCD的采用，使顯示界面更豐富、更友好，視覺范圍更大，在較強光線的環(huán)境下仍能清晰看到系統(tǒng)顯示的內容。 GSK980TA1 以最高的集成度、簡易的操作、簡單的編程命令，實現(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)濟型數(shù)控系統(tǒng)的價格，是經(jīng)濟型數(shù)控車床的最佳選擇。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，加工軌跡實時跟蹤顯示，增加了系統(tǒng)時鐘及報警日志。根據(jù)設計要求 控制系統(tǒng)采用 GSK980TA1系統(tǒng)。根據(jù)設計要求，采用伺服電機半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 總體方案的確定 （ 1）系統(tǒng)的運動方式和伺服控制系統(tǒng)的選擇。 8） 啟動加速時間： 30ms。 6） 定位精度： ? 。 4） 刀架快移速度 maxv ：縱向： 2m/min，橫向： 1m/min。 2） 最大加工長度： 100mm。系統(tǒng)橫向分辨率達 。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 4 頁 第 2 章 總體設計方案的擬定 要求將 CA6140 臥式車床改造成用廣數(shù)系統(tǒng)控制的經(jīng)濟型數(shù)控機床，采用伺服電動機半閉環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓弧查補功能。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機床改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床，這種做法具有投資少、見效快的特點。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率?？梢娢覀兊拇蠖鄶?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)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機床。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6%。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 3 頁 機床數(shù)控化改造的必要性 我國目前機床總量 380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有 萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到 3%。 (5)由于長期以來形成的設計、工藝和制造部門分立 ,缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式 ,不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見 ,容易造成產(chǎn)品的反復修改 ,延長了開發(fā)的