龍門式數控鉆床數控系統(tǒng)設計

齊 博，陳宏超

（沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧 沈陽 110142）

龍門式數控鉆床數控系統(tǒng)設計

齊 博，陳宏超

（沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧 沈陽 110142）

設有數控系統(tǒng)并能通過數字信息技術對機床動作進行控制的機床稱為數控機床。龍門式數控鉆床是目前機械制造業(yè)保證產品高精度、高生產率、高質量的有效保證手段。而龍門式數控鉆床性能的優(yōu)良在一定程度上取決于數控系統(tǒng)的性能。

FANUC0i-TD；數控系統(tǒng)；方案

1 數控系統(tǒng)的設計方案

1.1 數控系統(tǒng)的組成

（1）數控系統(tǒng)控制各坐標軸移動是龍門式數控鉆數控加工設備的核心部分，數控機床最基本的三個組成部分為：數控裝置；輸入輸出裝置；伺服驅動裝置。數控裝置最基本的組成部分為：I/O接口數據線；各部件控制線；運算器；存儲器。I/O裝置基本組成部件為：鍵盤；顯示器；檢測開關；指示燈；手控盒；數據接口。伺服系統(tǒng)的基本組成部件為：伺服電動機；伺服驅動器；反饋裝置，如圖1所示。

圖1 數控系統(tǒng)的組成

（2）輸入輸出裝置的主要功能為傳輸用于加工零部件的數控加工程序并能在面板或顯示器上顯示加工時系統(tǒng)的運行狀態(tài)。數控系統(tǒng)主要通過數據運算控制或時序邏輯控制來實現對機械系統(tǒng)的速度、位置和角度的控制以及對機床溫度、工作壓力、液體及氣體流量的控制。數控系統(tǒng)通過對伺服系統(tǒng)的控制來實現對機床運動的控制。控制流程為：①數控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號；②該信號經數控模塊的變換和放大；③伺服驅動裝置得到指令控制伺服電機運轉執(zhí)行該指令；④伺服電動機運轉實現了數控機床工作臺等部件的移動；⑤通過預設的檢測元件，將運動部件的位置、速度和角度等信息回傳給數控系統(tǒng)，系統(tǒng)將收到的信息與發(fā)出指令相比較對偏差進行修正，保證了設備的精度。

1.2 數控系統(tǒng)的設計方案

FANUC0i-TD系統(tǒng)廣泛的應用于數控機床。該系統(tǒng)是CNC、PMC、MMC三位一體的數控裝置，具有最大控制4個軸的強大功能。結構上采用模塊式結構，具有體積小，集成度高，可靠性高，性價比高的特點。因此本方案的數控系統(tǒng)采用FANUC0i-TD數控系統(tǒng)，該數控系統(tǒng)主要有以下三部分組成：①控制面板：包含了操作鍵盤和面板、彩色顯示器、可供程序傳輸的多種接口；②電機與其相對應的伺服控制器或驅動器；③手控盒單元：包含了點動和手搖旋鈕。為避免因距離不當所導致的信號衰減和失真問題，本設計將PMC安裝在操作面板后，配以智能位置控制卡，保證系統(tǒng)運轉穩(wěn)定。

2 數控系統(tǒng)的硬件連接

數控單元包含了以下部分：①數控可編程控制器；②數控編程鍵盤；③手持單元；④機床控制面板；⑤伺服電機驅動系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 數控系統(tǒng)硬件連接圖

數控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)之間是通過現場總線進行連接，并通過電機編碼器的反饋構成位置的半閉環(huán)控制。機床運行時，操作人員通過控制面板向系統(tǒng)發(fā)布控制指令或加工程序，數控系統(tǒng)依據得到的指令和零件加工程序，經過內部的計算和對命令的處理，在發(fā)出邏輯控制指令的同時，向伺服系統(tǒng)控制指令，實現對機床的控制。因此為保證機床運行的可靠性，設計時應考慮接口的匹配性和可靠性。并應按照電氣技術圖進行連接。

3 PLC與數控系統(tǒng)

確保機床內部元件安裝正確后，需對設備進行聯機調試。首先按照設計功能需求，設計對應的PLC程序并調試。著重檢測各執(zhí)行元件、各輸入輸出信號的正確性。數控機床的PLC程序與數控系統(tǒng)中各部分的關系如圖3所示?？梢缘贸霾僮魅嗽诓僮髅姘迳系母黜椏刂疲涍^PLC程序傳遞給控制系統(tǒng)。數控機床的各項控制命令，也由PLC程序進行計算，并且按照控制要求發(fā)出控制指令。

圖3 PLC與數控系統(tǒng)關系圖

3 結束語

文章闡述機床數控系統(tǒng)的組成，以及相關部件的組成。文章設計的機床采用FANUC 0i-TD系統(tǒng)并給出了龍門式數控鉆數控系統(tǒng)的硬件進行連接，對于應用FANUC 0i-TD系統(tǒng)的機床設計和調試有一定的借鑒意義。

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[2]姚洪江.基于全數字化直流調速系統(tǒng)的研究[J].西安理工大學,2003,(3).

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2096-2789（2016）11-0186-02