【正文】 邏輯“ 0”為有效狀態(tài)，其方法有兩種 : 第一，在 PLC 編程時通過程序?qū)崿F(xiàn)。如果從 +24V 端子到 PLC 的輸入點(diǎn)之間的線路出現(xiàn)開路或接觸不良時，該點(diǎn)被認(rèn)為有效，機(jī)床會立即報警，必須在電路連接良好的情況下機(jī)床才能正常運(yùn)行。 圖 31負(fù)邏輯輸入 圖 32正邏輯輸入 （ 1） 圖 31 所示的是負(fù)邏輯輸入的連接方法，信號輸入使用行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)在正常情況下 SQI 是閉合的，該輸入點(diǎn)的邏輯值為“ 1，當(dāng) SQI 被壓下斷開時輸入點(diǎn)邏輯值為“ 0。硬件連接數(shù)控機(jī)床中 PLC 的輸入點(diǎn)有以下兩種連接方法，其中圖 32 所示的連接方法是正邏輯輸入，其原理是 :當(dāng)機(jī)床運(yùn)動超程時壓下行程開關(guān) SQ1, SQI 閉合 PLC 內(nèi)的光電藕合器件得電， PLC 認(rèn)為該點(diǎn)的邏輯值為“ 1，信號有效， PLC 執(zhí)行相關(guān)操作?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)其控制邏輯由邏輯電子線路實(shí)現(xiàn)，不會出現(xiàn)以上問題。如 畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 果機(jī)床的電路采用傳統(tǒng)的繼電器、接觸器等元件實(shí)現(xiàn)邏輯功能則不宜采用負(fù)邏輯，因?yàn)樗麜?dǎo)致部分繼電器、接觸器處于始終通電狀 態(tài)。限位輸入端采用負(fù)邏輯需對系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改。其基本思路是 :使用限位行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)，當(dāng)限位開關(guān)沒有壓下時 I/0 點(diǎn)與 24V 接通，當(dāng)限位開關(guān)被壓下 1/O 點(diǎn)與 24V 斷開，機(jī)床限位。 變頻器的故障報警輸出作為系統(tǒng)的報警輸入，如果主軸出現(xiàn)過流、短 路、過熱等故障時均可及時停止系統(tǒng)的運(yùn)行，并發(fā)出報警信號。如果直接把數(shù)控系統(tǒng)的速度控制模擬電壓輸出端直接與變頻器連接，將導(dǎo)致變頻器不能識別反轉(zhuǎn)控制電 壓而不能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。其中 0— lOV為主軸正轉(zhuǎn)速度控制 (執(zhí)行 M3 指令 )， 0— 10V 為主軸反轉(zhuǎn)速度控制 (執(zhí)行 M4 指令 )。 采用 德國 Schneider Electric 公司的 Altivar 28 通用變頻器，型號為ATV 28HU90N4，功率 。 畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 具體情況如表 21所示。 。 100VA 的系統(tǒng)電源隔離變壓器。 ATV 28HU90N4 變頻器。 Z 軸的進(jìn)給功率要求，通過計算，選擇 的步進(jìn)電機(jī)。 (二 )系統(tǒng)配置方案研究 802S 數(shù)控系統(tǒng)配置 802S 數(shù)控系統(tǒng)配置和連接圖如圖 21 所示。 256K. 。 。 。 /英文轉(zhuǎn)換。 ，具有 主軸編碼器反饋接口 [11]。 802S 可以控制 23 個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的進(jìn)給軸和一個主軸。 畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 二、 西門子 802S 數(shù)控系統(tǒng)介紹 (一 )西門子 802S 數(shù)控系統(tǒng)的基本功能 德國西門子公司生產(chǎn)的 802S 數(shù)控系統(tǒng)是一種專門針對中國市場開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。 。使設(shè)備發(fā)生電路開路或接觸不良時，應(yīng)立即報警，防止意外事故發(fā)生，提高設(shè)備使用的安全性。 畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 。要求改進(jìn)后的設(shè)備能提高精度達(dá)到數(shù)控行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (JB267082)[10]，同時滿足操作方便，對使用人員要求不高的要求。設(shè)定了特殊的限位控制 裝置，使刀架在特定的位置不能換刀，保證了生產(chǎn)安全。通過改造，其目的就是要創(chuàng)新一些技術(shù)，以便進(jìn)行推廣。同時采用無級變速方式，使其轉(zhuǎn)速提高到2021r/min，實(shí)現(xiàn)了高速化。如何達(dá)到上述要求，進(jìn)一步提高其生產(chǎn)的柔性化，達(dá)到操作的簡便易行，在改造過程中利用成組技術(shù)，來把單件多品種生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成變品種的批量生產(chǎn)，設(shè)計共用化的程序存入系統(tǒng)， 減少編程的麻煩，提高了加工效率。因而作為評定數(shù)控機(jī)床及系統(tǒng)效能的基本指標(biāo)也將由傳統(tǒng)的工作精度和切削能力改為用高效柔性和高精化的程度來衡量。所謂制造裝備及制造系統(tǒng)的柔性化是指當(dāng)產(chǎn)品的品種的需求發(fā)生變 化時，它們?nèi)阅茉跐M足經(jīng)濟(jì)性的前提下，實(shí)現(xiàn)及時轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的適應(yīng)能力。其次，衡量企業(yè)競爭力的首位因素也由成本轉(zhuǎn)為交貨期。成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)量、交貨期是衡量企業(yè)生產(chǎn)能力和市場競爭能力的 4 個要素，采用傳統(tǒng)的非數(shù)控生 產(chǎn)方式只有達(dá)到一定閉值的大批量的規(guī)模生產(chǎn)才能取得上述 4 個方面的統(tǒng)一。這一技術(shù)已經(jīng)申請了國家發(fā)明專利。針對目前同類數(shù)控設(shè)備使用中存在的問題，經(jīng)過仔細(xì)的研究和分析系統(tǒng)特性，在改造設(shè)備時所有限位保護(hù)電路均采用負(fù)邏輯，如發(fā)生電路開路或接觸不良時會立即報警，防止意外事故發(fā)生 。但目前對車床的數(shù)控化改造，主要是經(jīng)濟(jì)性數(shù)控化改造。 ，也可以進(jìn)行智能化數(shù)控設(shè)備改造。在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的 可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品 。強(qiáng)調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī) (如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī) 械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等 )帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其次從國防安全看，西方發(fā)達(dá)國家把高精 尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事件”和“考克斯報告” [9]就是最好的例證。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。 (3)機(jī) 制方面不良機(jī)制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實(shí)施，往往規(guī)劃理想，實(shí)施困難。 (2)體 系方面從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少 。對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足 。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。 畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 (3)可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱 。可靠 l 性不高，商品化程度不足 。功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低 。 ，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計 (1)技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后 10^15 年，在高精尖技術(shù)方面則更大。 (3)建立了一支 數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。 (1)奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)我國現(xiàn)在己基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。在 “九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá) 50%，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng) (普及型 )也達(dá)到了 10%。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場競爭階段。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即 引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。 我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年，近 50年的發(fā)展歷程大致可分為 3 個階段 :第 畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 一階段從 1958 年到 1979 年，即封閉式發(fā)展階段。而在新標(biāo)準(zhǔn)下， NC 以及歐洲 OSACANC 數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。 STEPNC 的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 數(shù)控技術(shù)誕生后的 50 年間的信息交換都是基于工 S06983 標(biāo)準(zhǔn)，即采用 G, M代碼描述如何 (how)加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程 ，顯然，他己越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。我國在 2021 年也開始進(jìn)行中國的ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。德國西門子 (Siemens)公司展出的 。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在 EM02021 展中，日本山崎馬扎克 (Mazak)公司展出的“ CyberProduction Center(智能生產(chǎn)控制中心，簡稱 CPC)[6] 。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象 (數(shù)控功能 )，形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制 。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的 NGC 歐共體的 OSACA、日本的 OSEC，中國的 ONC 等。簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等 :還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中 的各個方面 :為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成 。新日本工機(jī)的 5 面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn) 4 個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小 。一般認(rèn)為， 1 臺 5 軸聯(lián)動機(jī)床的效率 畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 可以等于 2臺 3軸聯(lián)動機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料 銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時， 5 軸聯(lián)動加工可比 3 軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 在加工精度方面，近 10 年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 100um 提高到 51um，精密級加工中心則從 35um，提高到 ，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級 ()。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3h，在普通銑床加工需 8h。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，己經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。 為此日本先端技術(shù)研究會將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會 (CIRP)將其確定為 21 世紀(jì)的中心研究方向之一。 、高精加工技術(shù)是裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。 控技術(shù)的發(fā)展趨勢 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計民生 畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 的一些重要行業(yè) (IT、汽車、輕工、醫(yī)療等 )的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢 [4]。(5)傳感器技術(shù) 。(3)自動控制技術(shù) 。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域 :(1)機(jī)械制造技術(shù) 。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù) 及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。 (二 )數(shù)控技術(shù) 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是 發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè) (如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè) )的使能技術(shù)和最基本的裝備。 畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 由于外資在華機(jī)械企業(yè)主要承擔(dān)制造車間的角色，技術(shù)來源主要依靠其母公司，而 原本就實(shí)力有限的內(nèi)資企業(yè)在完全開放的市場競爭中堅持自行研制開發(fā)將冒很大風(fēng)險，為了節(jié)省投入，提高產(chǎn)品的形象，多數(shù)內(nèi)資企業(yè)將盡可能與外方合作，采用國際同行的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。三是國內(nèi)外制造成本相差較大、 外方享有明顯的品牌優(yōu)勢、在華設(shè)廠可以在世界市場獲取豐厚利潤的勞動密集型或易于流通的裝配型產(chǎn)品行業(yè)，如照相機(jī)、復(fù)印機(jī)、部分工業(yè)和民用儀表、高品質(zhì)低壓電器等。 加入 WTO 后，外資對我國機(jī)械工業(yè)的結(jié)構(gòu)性沖擊主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 在以下行業(yè)將表現(xiàn)得更為