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[资料] 动龙门双轴组数控机床的设计

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发表于 2011-7-13 23:52:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1 机床电气控制系统
; Y' r/ P; o$ l; H+ Y8 `本文介绍的动龙门、双主轴、双轴组数控机床主要由机床操作面板(包括显示器),X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2六个直线坐标轴(其中X1、X2为龙门同步轴),双主轴及机床的液压、润滑、冷却系统等机床辅助功能组成。机床的电气系统包括数字控制系统(CNC)、伺服驱动系统、主轴变频调速系统及机床的输入/输出PLC控制系统等。数控系统主要完成人机对话操作和6个坐标轴、2个主轴及机床辅助装置的控制。该机床的坐标轴采用日本安川公司Σ系列的伺服驱动系统和伺服电动机,主轴变频调速系统采用日本安川公司626MC5系列驱动器和专用主轴变频调速电动机。由于该机床的控制轴数及多轴组的要求,其数控系统采用法国NUM1060Ⅱ型数控系统。
7 b. |/ {2 H( W2 NUM1060Ⅱ型数控系统
0 m( E0 i. J$ E4 q" P: WNUM1060是NUM公司最高档的数控系统,也是世界上最高档的系统之一。该系统具有强大的功能及友好的界面。NUM1060Ⅱ型数控系统可以控制8个轴,四轴联动是基本配置。系统中的图形功能管理CNC面板显示和键盘,内存用来存储操作程序、PLC程序和用户文件。还提供了两个通信接口及RS232、RS485、RS422通信方式任意选择。此外,还具有强大的网络功能,为用户预留了网络接口。该机床应用了NUM1060很多强大的功能。
8 q+ ^" G" Z) H% U$ u: L多轴组功能 该机床具有双主轴,而且两个主轴要能够同时切削,这就要求系统具有双轴组功能。双轴组的控制优点就是系统内部具有两个相对的通道,每个通道都有相对独立的PLC、NC信息交换区,M代码、T代码及PLC变量和标志位。系统可在公共轴组方式和独立轴组方式间切换。当系统工作在公共轴组时,两个轴组具有相同的工作方式。当系统工作在独立轴组时,两个轴组可以有不同的工作方式,可独立操作。该机床把X1、Y1、Z1、X2放在轴组1中,把Y2、Z2放在轴组2中,机床的两个主轴分配到不同的轴组中。在不同的轴组中,两个主轴可以分别以自己的转速、方向同时或单独工作,而且在每个轴组中都可以实现系统给定的联动轴数。
' b7 y2 `) G- B: F! n) k龙门同步功能 该机床为动龙门结构,且跨度较大,所以采用双驱动方式,这就要求两个伺服电动机保持同步。采用NUM数控系统的轴同步功能,即用两个轴口对两个电动机进行驱动,用NC软件来保证它们具有相同的加速度、速度环和位置环。
$ \8 C& I3 c/ m5 S3 NUM1060数控系统的PLC- R2 C1 J1 q0 b
NUM1060系统为内置式PLC,使用NUM系统提供的输入/输出接口与外界进行数据交换,通过PLC的扫描周期刷新存储区内的数据,PLC读取外界数据是通过%I变量,而PLC向外界输出数据是通过%Q变量进行的。内置式PLC与NC之间则通过交换区交换数据,交换区中的内容是NC与PLC之间输入/输出的数据。NUM数控系统中PLC程序的编制采用梯形图形式,是梯形图语言和语句表语言的结合(即语句表指令可以直接写在梯形图上,不需要进行梯形图与语句表的相互转换),并且其结构为多任务方式,特别适合于PLC比较复杂的程序。NUM提供了强大的PLC指令,PLC程序可以动态地在屏幕上显示。通过可以在WINDOWS系统下运行的PLCTOOL软件,可以实现在PC机上编好的程序与NC进行传输并实现在线监控。/ b1 P! a' i+ G- u& E, |' [
注:双轴组功能涉及的PLC变量:# X6 O0 I3 Y$ k+ g
%W2.2
+ J" I# F( `& F% |5 @公共轴组与独立轴组切换
- u& q- \3 C7 k# |) ^% y1 P$ S%W17.B
, \, F" d( [& U轴组选择,用于显示相应轴组数据4 |3 J! Q" v/ t) `/ \" R
%Wg03.B. c: r3 m8 O3 X6 [6 a
独立轴组工作方式选择(g=1~8为轴组号,下同)
9 `1 R/ Z  N# J3 Q3 U& x%Wg00.5
, J) Q6 q# d. m# c0 G6 F/ X轴组g的M功能应答信号! j( G- L' J+ o4 B
%Wg01.2
. L2 o+ q8 I2 |# [" X/ l独立轴组g的循环启动请求
. m( L( Q, k8 w( n6 ]) ]$ e1 E%Wg01.1
* x- A: C: n# q+ g  n  j独立轴组g的循环停止请求
+ J6 `( S9 G4 N+ _2 X%Wg02.B
6 n2 @$ J& g# _9 N8 Y8 q) E轴组g的进给倍率
" J8 s7 c: c8 o%Wg1E.W
5 a7 \7 ]! r  A$ H3 Y轴组g要求应答的M功能编码
( R0 R  e* a% Q. k' T%Wg7C.L9 w: i& H/ P( k; Z
轴组g的刀具号
; B; p6 j6 s( ?# ]# E  y* S同步轴功能涉及的PLC变量:
8 v+ y5 _3 X& w1 X% [2 d5 f3 B%W4.42 Q+ h3 D: z, J( G1 t
轴同步信号$ ?" r$ W2 \: o1 z! K- k/ a
4 该机床的参数设定) Q* V! ?! H+ {  c' b+ ^6 [
NUM1060的参数按数据类型可分为十六进制、三十二进制和十进制等几类。按功能可分为轴的配置、测量参数的设定、伺服控制参数的设定、行程设定、主轴参数设定、辅助功能参数、通信参数的设定、DISC轴参数的设定共8个方面。在参数设定的时候,通过这几个方面去设定,非常方便灵活,易学易用。
8 c% j3 P# V( g注:双轴组功能相关的参数:1 a( ^+ {4 O: d& Q% N
P97, M+ g2 B9 |  j: a
系统轴组数,该参数定义数控系统的轴组数
  I( t7 r3 z2 _1 Y8 A6 bP0
& }1 ]; N' u' b7 ?6 Y' I% s被显示的轴,该参数定义数控系统被显示的轴5 z  I$ l& g& Q, i
P2
8 S8 \: @0 C& c, k; R8 Y测量轴,该参数定义数控系统测量轴# t* ~1 s3 L5 R3 T+ ?5 I
P3: L! G5 L1 _& ?* {5 ^6 S
伺服轴和插补轴,该参数定义数控系统伺服轴和插补轴" p5 O, U+ u) Q' I0 a% q
P5
& {) @4 M2 [. u8 n  w轴组的机床配置,该参数定义轴组的机床类型" M8 e$ b1 W& ^0 v" c
P9
/ O0 `: t2 }! j# p! s轴分配到轴组,该参数用来将轴名与实际地址联系起来
. O, N+ ?- X* H! O4 v& [( \2 n同步轴功能的相关参数:
0 q, m8 }- D- \P27
0 T+ L' D, n' J: [5 r双轴关联定义,该参数用来将一从动轴分到相应的驱动轴: ~5 b& O8 S; d* x
P282 V4 {; L3 b& B
同步轴的关联使能,该参数用来使能驱动轴和从动轴的同步
) T0 k9 v* S1 D" k+ w' f) Y* qP24+ ?7 A5 t2 Z7 T* I  B6 J
同步轴的对称性,该参数用来指定一个轴允许的同步误差、校正系数和最大同步误差
2 ?6 S" E7 J6 @8 T1 a通过对上述参数的设定,这台动龙门双轴组的数控机床已基本上具有了它相应的功能。
6 {2 v/ I. ~& C: B2 u, ^8 ]% |5 该机床工件编程所注意的问题, L! g/ B6 D' M, E8 J6 Q
多轴组的加工程序是由对应于每个轴组的程序组合而成。每一程序都有一个共同的基本序号,其后跟一个指定轴组用的索引号。加工程序的子程序不需要索引号。
( m6 @3 s0 J5 k5 d1 y; s: `# s此外对于本机床还有一个特殊的指令,即G78轴组同步功能,因为同步轴放在轴组1中,所以轴组同步在程序编制过程中一定要注意。8 J3 G# S5 [( k2 z9 H4 k
例如:/ v3 u3 F% @* k
%8.1
1 ?# N; m  D8 G1 A  J轴组1的程序序号
& ?* W0 I/ e( \N10…
2 q( O8 ~0 ]+ ~N20…" B) S7 _/ G' t" ^1 m( a# t/ B
M30…- R/ F; l6 \+ r+ Q
N40 G78 Q16 y5 d" T" B- W5 O- t4 O; I
N50…( ~: A: [/ I* t. N7 J
N60…* r* {/ O+ K3 E# |
N70 G78 Q2 P1.24 e" L/ }2 l3 j
等待%8.2中的Q1
6 I( |4 I! x5 F$ z: nN80…% K" Q2 R6 l' t4 v
%8.2" e' P5 k" W( E3 q+ q
轴组2的程序序号
- k, u8 A8 K& y8 f- k; MN10…
2 T# e9 N3 t# S# P# m: lN20…
- ]1 G" s4 a6 x. n. rN30…0 c1 E$ e" x9 T
N40 G78 P1.1
& o! ^4 z, g$ `1 u等待%8.1中的Q13 m) U: ^3 A3 C
N50…/ R) ~, Y! P0 g2 r' z
N60…
/ m8 D$ b; a. M; e8 E; L/ D$ fN70 G78 Q1
( D) v8 E. D. V" D; X0 {N80…
9 B$ T- e( s% I: G+ yN90 G78 P2.18 j9 T/ U% o' _: t3 y' y
当程序%8.1中出现标志1的时候,%8.2中N40才会往下运行,而%8.2中出现标志1时,%8.1中N70才会往下运行。%8.1中出现标志2时%8.2中N90才会往下运行。  H& P1 Y5 f: e1 a
这台动龙门双轴组机床的主要功能和控制均由上面几个方面完成,其中PLC的处理更是这台机床必不可少的。处理好了上面这些参数、变量,双轴组龙门同步的机床便可以正常工作。
# K+ |: P* [( q. w1 c# E! J这台动龙门双轴组数迭机床已经过有关部门的鉴定。实践表明,NUM1060Ⅱ型数控系统在这台机床上的应用是成功的,对今后使用NUM1000系列数控系统有一定的借鉴作用,也对今后同类数控机床的开发奠定了良好的基础。
" F- Q: D, D, j文章关键词: 数控机床
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