【正文】 、液壓、氣動、潤滑系統(tǒng)控制功能以及機床其他輔助功能。 根據(jù)不同的加工方式，機床本體可以是車床、銑床、鉆床、磨床、鏜 輸入輸出裝 置 數(shù) 控 裝 置（ CNC） 機床電器控制裝置 伺服系統(tǒng) 機床本體 3 床、加工中心及電加工機床等。 數(shù)控機床還配有各種輔助裝置，其作用是配合機床完成對工件的加工。除上述通用輔助設備外，從目前數(shù)控機床技術現(xiàn)狀看，至少還有五類輔助裝置是數(shù)控機床應該配備的：對刀儀、自動編程機、自動排屑機、物料儲運及上下料裝置和交流穩(wěn)壓電源。用 PLC 控制程序實現(xiàn)數(shù)控機床的各種繼電器控制邏輯。 數(shù)控系統(tǒng)的分類 按數(shù)控機床運動軌跡分類 （ 1）點位數(shù)控系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)控制機床運動部件從一點準確移動到另一點，在移動過程中不進行加工，因此對兩點間的移動速度和運動軌跡沒有嚴格要求，可以先沿著一個坐標軸移動完畢，在沿著另一個坐標軸移動，也可以多個坐標軸同時移動。 （ 2）直線數(shù)控系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)不僅要控制機床運動部件從一點準確地移動到另一點，還要控制兩相關點之間的移動速度和軌跡。夾角的斜線。由于這類數(shù)控系統(tǒng)可以一邊移動一邊切削加工，因此其輔助功能也比點位數(shù)控系統(tǒng)多一些。這類數(shù)控系統(tǒng)的輔助功能比前兩類都多。數(shù)控裝置輸出的指令脈沖經(jīng)驅動電路功率放大后，轉換為控制步進電動機各定子繞組依次通電 /斷電的電流脈沖信號，驅動步進電動機旋轉，再經(jīng)過機床傳動機構帶動工作臺移動。位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，用以檢測機床工作臺的實際運行位置（直線運動），并將其與數(shù)控裝置計算出的指令位置（或位移）相比較，用差值進行控制，驅動工作臺朝著減小誤差的方向運動。但是由于它將絲杠、螺母副、導軌以及機床工作臺這些大慣量環(huán)節(jié)或齒隙非線性環(huán)節(jié)都包含在閉環(huán)內(nèi)，給設計和調試造成困難，系統(tǒng)穩(wěn)定性得不到保證。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包含絲杠、螺母副、導軌及機床工作臺這些大慣量環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能被反饋信號所補償，因而其綜合精度不如全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。這類數(shù)控系統(tǒng)通常僅能滿足一般精度的加工，能加工形狀比較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，采用的計算機系統(tǒng)為單板機或單片機系統(tǒng)，具有數(shù)碼顯示、 CRT 或 LCD字符顯示功能，機床進給由步進電機實行開環(huán)驅動，控制的軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)在 3 軸或 3 軸以下，進給分辨率一般為 10um，快速進給不超過 10m/min。 （ 2）普及型數(shù)控系統(tǒng) 普及型數(shù)控系統(tǒng)又稱全功能數(shù)控系統(tǒng)。 （ 3）高檔型數(shù) 控系統(tǒng) 高檔型數(shù)控系統(tǒng)一般是指加工復雜形狀的多軸聯(lián)動數(shù)控機床，并且其工序集中、自動化程度高、功能強，具有高度柔性。 數(shù)控加工中心 的優(yōu)缺點 數(shù)控技術的發(fā)展已經(jīng)有 50 多年的歷史了，經(jīng)過多次修正，如今它已經(jīng)很成熟了。它的優(yōu)點有高精度、定位準確性、對操作者的技術要求低、能增加生產(chǎn)力、減少人為錯誤、能適應中、小批量結構復雜、精度高的加工、對工時估算容易、生產(chǎn)精度掌握容易。于是，人們不得不采用數(shù)字邏輯控制電路，組成機床專用計算機。隨著電子元器件的發(fā)展，這個階段又經(jīng)歷了三代： 1952 年的第一代 — 電子管計算機組成的數(shù)控裝置；1959 年的第二代 — 晶體管計算機組成的數(shù)控裝置； 1965 年的第三代 — 小規(guī)模的集成電路計算機組成的數(shù)控裝置。此時的小型計算機，其運算速度比以往的計算機有了大幅度的提高，比專用計算機成本低、可靠性提高。 1971 年，美國 INTEL 公司在世界上的第一次將計算機的兩個最核心的部件 運算器和控制器，采用大規(guī)模的集成電路控制技術，將其集成在一塊芯片上，稱為微處理器（ Microprocessor）， 又稱中央處理單元 CPU。 雖然早期的微處理器速度和功能對數(shù)控裝置來說有局限性，但可以通過多處理器結構來解決 相應的問題。到了 1990 年， PC 機的性能已發(fā)展到很高的水平，可滿足數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，而且 PC 機的生產(chǎn)批量很大，軟件資源豐富，價格便宜，可靠性高，數(shù)控系統(tǒng)從此進入基于 PC 的階段。 控制器還將采用開 放式的系統(tǒng)構架，這樣數(shù)控機床也可以像今日的計算機業(yè)一樣，用戶可以根據(jù)需要自行對數(shù)控機床的軟、硬件進行配置，這樣數(shù)控機床的功能提升了，價格降低了。 總之，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。 數(shù)控系統(tǒng)半個世紀經(jīng)歷了兩個階段六代大發(fā)展，只是發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了數(shù)控系統(tǒng)可靠性低、價格昂貴、應用很不方便等極為關鍵的問題。 數(shù)控 系統(tǒng)介紹 三菱數(shù)控產(chǎn)品簡介 三菱公司是國際上有影響力的著名企業(yè)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品以性能好、質量穩(wěn)定可靠獲得廣大用戶的一致好評，近幾年來，三菱電機公司加大了在中國大陸推廣 CNC 數(shù)控系統(tǒng)的力度。目前在中國市場推廣使用的有普及型的 E60 系列，高性能的 M60S 系列數(shù)控系統(tǒng)，以及用于汽 車生產(chǎn)線的高檔C64 CNC 數(shù)控系統(tǒng)，今年又推出了 E6 M700 等系列 CNC 數(shù)控系統(tǒng)。 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)規(guī)格 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)主要規(guī)格參數(shù)見下表 ： 表 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)主要規(guī)格 車削系統(tǒng) 鉆削 系統(tǒng)、銑削系統(tǒng) 型號 M64SL M64SM 最大控制軸數(shù) 14 7 最大 NC 軸數(shù) 12 6 最大主軸數(shù) 4 最大 PLC 軸數(shù) 2 同時聯(lián)動軸數(shù) 4 輔助軸數(shù) 4 PLC 開發(fā)工具 GX Developer 程序存儲容量（標準 /最大） 40/5120 顯示單元 單色 CRT （ 9 寸） 單色 LCD（ 寸 寸） 彩色 LCD（ 寸） MELSEC 網(wǎng)絡 CCLINK M64S 數(shù)控系統(tǒng)結構 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)具有一般通用數(shù)控系統(tǒng)的結構 ,分別由控制單元 /數(shù)控裝置（ CNC） 機 床 控 制 電 器 主軸伺服器 X軸進給驅動 Z軸進給驅動 刀臂電機控制 主軸冷卻電機 Y軸進給驅動 刀架電機控制 排屑電機 切削液電機控制 9 顯示單元、基本 I/O 單元、伺服驅動單元、伺服電機、遠程 I/O 單元、 RS232等設備組成，如圖所示： 圖 (a) 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)結構 三菱 M64S 數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)的功能強大故當其用于加工中心時的各功能組件也很多，有些組件在本次設計中并未遇到，所以在此次設計中可將系統(tǒng)結構稍作簡化，如圖 （ b） 所示，每一個單元的安裝與連接在下面章節(jié)均有介紹。 （ 2）高速高精度即能對應，尤為適合模具加工。 （ 4）標準內(nèi)藏對應全世界主要通用的 12 種多國語言操作界面。 （ 6）坐標顯示轉換可自由切換（程序值顯示或手動插入量顯示切換） （ 7）標準內(nèi)藏波形顯示功能，工件位置坐標及中心點測量功能。 （ 9）圖形顯示機能改進；可含有刀具路徑資料，以充分顯示工件坐標及刀具補償?shù)膶嶋H位置。 （ 11）可對應 Windows 操作環(huán)境的 PLC 開發(fā)軟件 GX Developer。 （ 13）新機能擴展追加，根據(jù)市場，滿足客戶請求，詳細給營業(yè)單位。在 本章中 重點介紹 了控制單元、基本 I/O 單元、伺服單元的安裝與 連接。 （ 1） 控制單元外型及接口 電氣設備的接地是十分重要的， M64S數(shù)控系統(tǒng)也是不例外的，并且它的接地不同于其他， M64S 的 HR171 通訊卡的 FG 必需單獨接地，不能與 M64S 控制器進行串聯(lián)接地，如 圖 （ a） 所示 ： 圖 （ a） 控制器外型圖 我們對 M64S 控制器與各種設備間的連接作詳細的說明。并且不需要額外提供電源?，F(xiàn)在我們的電源單元通常使用通用穩(wěn)壓電源，電源的規(guī)格要求是輸出電壓 DC 24V177。電源單元連接圖見圖 圖 電源單元連接圖 急停按鈕配線 急停銨鈕的配線如圖 所示 ： 14 圖 急停按鈕內(nèi)部接線圖 三菱 M64S 數(shù)控 系統(tǒng) 基本 I/O 單元 I/O 單元 種類 三菱 CNC 信號的傳送，通過 I/O 接口進行， I/O 種類有：基本 I/O 、 DI/DO、伺服驅動單元、同期進給編 碼器、跳躍信號、遠程 I/O 單元。 基 本 I/O 單元結構及各部分名稱 基本 I\O 單元板的結構如圖 所示 ： 急停按鈕 行程接觸開關 15 圖 基本 I\O 輸入 /輸出結構示意圖 圖 各部分的功能說明如下： ○ 1 DI 連接頭（ X0～ X１ F） ○ 2 DI 連接頭（ X20～ X3F） ○ 3 DO 連接圖（ Y0～ Y１ F） ○ 4 DO 連接圖（ Y20～ Y3F） ○ 5 感應器連接頭 ○ 6 同步進給編碼器接頭 ○ 7 I/O 界面接頭 ○ 8 旋轉開關 2：通常設為 1 ○ 9 旋轉開頭 1：通常設為 0 ○ 10 伺服放大器第 1BusLink 接頭 ○ 11 伺服放大器第 2BusLink 接頭 ○ 12 DC +24V 電源輸入端 ○ 13 遙控 I/O 單元第 1 接頭 ○ 14 遙控 I/O 單元第 2 接頭 ○ 15 RS232C ○ 16 手輪脈沖發(fā)生器 16 控制面板與基本 I/O 單元的 連 接 基本 I/O 單元 FCU6DX451 是三菱數(shù)控系統(tǒng)的最基本的配置之一輸入插口為 CF3 CF32，兩個插口共有 64 點，輸出插口 CF3 CF34， CF33有 32 點， CF34 有 16 點，共 48 點，根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)定在機床側接 DC24V電源。連接示意圖如 圖 所示： 圖 I/O 單元伺服驅動單元的連接 基本 I/O 單元 SV1 CN1B CN1A UVW CN2 CN1B CN1A UVW CN2 CN1B CN1A UVW CN2 CN1B CN1A UVW CN2 Z 軸伺服電機 Y 軸伺服電機 X 軸伺服電機 主軸伺服電機 終端電阻 進給軸伺服驅動 Ⅰ 進給軸伺服驅動 Ⅱ 進給軸伺服驅動 Ⅲ 主軸伺服驅動 18 基本 I/O 單元與手輪 的連接 在三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)中， 將手動脈沖發(fā)生器連接到控制單元的 HANDLE插口，本單元可以最多連接兩個手動脈沖發(fā)生器，我們使用的手動脈沖發(fā)生器 是HD60，手輪每一格的移動量由手輪 /增量倍率開關決定。 通信端口是與基本 I/O 單元上的電 板（ HR211） 連接 RS232， 示意圖如圖 所示： 圖 手輪 、 RS232 與 I/O 單元的連 接 示意圖 系統(tǒng)模塊 LED 狀態(tài)顯示 M64S 控制器的部分指示燈為下圖 所示： 圖 M64S 系統(tǒng) LED 狀態(tài) 顯示 圖 （ 1）控制單元的 LED 狀態(tài)顯示 控制單元的 LED 顯示位于 M64S 控制單元的上方位置， 其 含義如表 所示： 19 表 M64S 控制單元 LED 顯示含義 名稱 含義 DC IN 24VDC 電源輸入 DC OUT 內(nèi)部電源輸出 PS EMG 急停狀態(tài) BAT ALM 電池電量低 WD ER 看門狗報警 NC LED 系統(tǒng)狀態(tài)顯示 （ 2） 電源模塊 LED 狀態(tài)顯示 當電源未通電時，電源 LED 模塊顯示為 □ 電源接通時，正在進行初始化的情況 正在等待 NC 電源上電或電源模塊處于急停狀態(tài)的情況 NC 上電，準備完了后的情況 電源模塊在政黨工作狀態(tài)下的情況 當電源模塊出現(xiàn)異常時的顯示情況 ￤ （ 3）伺服模塊 LED 狀態(tài)顯示 未通電的情況 □ 正在等待 NC 上電的情況 與 NC 單元進行通信，初使化數(shù)據(jù)的情況 當模塊處于運轉準備 OFF、伺服 OFF 狀態(tài)的顯 示 當模塊處于運轉準備 ON、伺服 OFF 狀態(tài)的顯示 當模塊處于正常運轉狀態(tài)時的顯示 20 當模塊報警時的顯示 當模塊出現(xiàn)問題，處于報警狀態(tài)時的顯示 當系統(tǒng)處于急停狀時的顯示 狀態(tài)電源從 ON 變?yōu)?OFF 時顯示 21