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數(shù)控機床控制范文1

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床;控制系統(tǒng);設(shè)計

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.065

1 數(shù)控機床及其控制系統(tǒng)概述

當前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)在IT、醫(yī)療、輕功、機電等行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮出了重要的作用。可以說，數(shù)控機床的出現(xiàn)與應(yīng)用有力地促進了機電制造業(yè)的快速發(fā)展。數(shù)控機床是集計算機、機床、自動控制、電機以及傳感檢測等技術(shù)與設(shè)施于一體的自動化生產(chǎn)設(shè)備，是一種以“數(shù)字量”作為指令信息的機床。一般而言，數(shù)控機床控制系統(tǒng)主要包括輸入裝置、CNC裝置、主軸控制模塊、可編程控制器、位置檢測裝置以及主軸伺服裝置等部分組成，其中，可編程控制器（PLC）是數(shù)控機床控制“核心”，數(shù)控機床操作、使用等都與PLC有著密切的關(guān)系。數(shù)控機床實際操作時，必須要根據(jù)工作條件、生產(chǎn)要求編制相應(yīng)的加工操作程序，然后將這些“程序”存儲于磁盤、穿孔帶等介質(zhì)中，系統(tǒng)軟件或者是邏輯電路通過讀取存儲于介質(zhì)中的“程序指令”，輸出相應(yīng)的操作控制指令信息，從而使數(shù)控機床按照程序所規(guī)定的指令運行，完成生產(chǎn)任務(wù)。當然，數(shù)控機床的正常工作、運行，不能僅僅依靠PLC，而是需要輸入裝置、CNC裝置、主軸控制模塊、可編程控制器、位置檢測裝置以及主軸伺服裝置等所有模塊都能夠正常運行，銜接緊密，這樣，數(shù)控機床才能夠順利地完成“指令”所規(guī)定的所有動作，促進企業(yè)生產(chǎn)目標的順利實現(xiàn)。

2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析

數(shù)控機床控制系統(tǒng)是數(shù)控機床正常運行的必要保障，機床類型不同、型號不同，控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計也有所不同，但是，在控制原理、傳動系統(tǒng)、編程控制以及結(jié)構(gòu)布局方面并沒有太大的差別，實踐中，數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)該重點做好以下幾個方面的工作：

2.1 數(shù)控機床控制系統(tǒng)的總體優(yōu)化與設(shè)計

本文中，對數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的主要目標是實現(xiàn)對數(shù)控機床的精準化、“實時化”控制，以支持數(shù)控機床高精度任務(wù)、多任務(wù)操作需要。一般而言，數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計主要是為了實現(xiàn)機床運行狀態(tài)監(jiān)測功能、加工控制功能、系統(tǒng)自檢功能以及加工參數(shù)交互功能等，其中，加工控制功能是控制系統(tǒng)設(shè)計的最基本的功能要求，目的就是實現(xiàn)對數(shù)控機床三維刀具、輸入/輸出裝置以及驅(qū)動電機的有效控制。由于絕大多數(shù)數(shù)控機床加工運行過程中，鉆頭、刀具等都處于高速運行狀態(tài)，為了滿足控制系統(tǒng)在極短的時間內(nèi)做出正確的控制決策，實踐中常常采用“嵌入式系統(tǒng)”作為控制系統(tǒng)功能開發(fā)平臺，比如，基于RT-Linux的開發(fā)平臺由于保留了Linux的所有的核心功能，具有強大的調(diào)度、管理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機床操作任務(wù)的實時、精確管理。

2.2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

當前，數(shù)控機床控制系統(tǒng)大多為“全閉環(huán)”控制模式，“全閉環(huán)”控制系統(tǒng)屬于一種典型的開放式控制結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計需要重點做好以下三點：

（1）數(shù)據(jù)采集卡配置，采集卡的主要功能是接收前端檢測數(shù)字量、采集模擬信號，然后利用系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)程序?qū)@些信息進行分析、處理，比如，信息收集、A/D轉(zhuǎn)換、觸發(fā)控制等等，都屬于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)容;

（2）伺服裝置配置設(shè)計，可以使用“電致伸縮器”來調(diào)整工件與支架之間的偏差，以解決切削環(huán)節(jié)工件軸徑過大而引發(fā)的誤差問題;

（3）數(shù)控機床運動控制器配置，實踐中，常采用“上位機”與“下位機”聯(lián)合控制方式，以滿足機床加工對精度、軌跡控制較高的要求;

（4）硬件電路設(shè)計，數(shù)控機床中的硬件電路是控制系統(tǒng)正常工作、運行的動力系統(tǒng)，比如，機床驅(qū)動、信號指令傳遞等等都需要借助于硬件電路系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)，數(shù)控機床硬件電路系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵的是需要設(shè)計好電源電路、存儲器電路、PC通信電路、音頻錄入電路、音頻輸出電路等。總之，數(shù)控機床硬件系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)）設(shè)計需要遵循模塊化、標準化的原則，在滿足系統(tǒng)總體功能需求的前提下，兼顧控制系統(tǒng)軟件設(shè)計需求，以降低控制系統(tǒng)設(shè)計的成本、提高控制系統(tǒng)運行的可靠性與穩(wěn)定性。

2.3 數(shù)控機床控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計

就數(shù)控機床的運行控制、運行原理來看，軟件系統(tǒng)是數(shù)控機床能夠平穩(wěn)運行的“核心模塊”，因為，所有的操作指令都需要通過軟件系統(tǒng)的控制才能夠?qū)崿F(xiàn)，比如，操作指令的譯碼、驅(qū)動電機的控制、刀具運行軌跡的控制以及運行狀態(tài)信息顯示等等都需要借助于軟件系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)。其中，基于PLC基礎(chǔ)上的數(shù)控軟件加工處理流程是數(shù)控機床控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的關(guān)鍵，比如，刀具加工、工件定位等都屬于加工數(shù)據(jù)處理流程范疇。實踐證明，數(shù)控機床控制軟件系統(tǒng)設(shè)計需要以“功能模塊”為核心，做好“上位機”與“下位機”設(shè)計，比如，對于操作精確度要求較高的數(shù)控機床控制系統(tǒng)設(shè)計，可以將整個軟件系統(tǒng)放在SIMO―TIOND環(huán)境下運行，這樣，“下位機”就可以直接接收來自各個“功能單元”的數(shù)據(jù)、信息，在此基礎(chǔ)上將數(shù)控機床運行狀態(tài)、各個功能模塊指令執(zhí)行情況監(jiān)測出來，為控制系統(tǒng)的正常運行奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.4 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計也是數(shù)控機床控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的重要內(nèi)容。實踐中，在進行數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計時，常常將PLC程序設(shè)計為低級程序與高級程序兩個部分，前者主要是用來處理控制系統(tǒng)中普通信息以及比較程式化的控制，后者則主要使用處理系統(tǒng)中緊急信號，目的是對數(shù)控機床出現(xiàn)的一些突發(fā)事件做出相應(yīng)的應(yīng)急處置反映，科學(xué)設(shè)置參數(shù)，確保數(shù)控機床安全、穩(wěn)定運行。

總之，數(shù)控機床具有斷刀、換刀、工件夾緊、刀位檢測、通信檢測以及通信連接等多項功能，要促進這些功能目標的實現(xiàn)，就必須要做好數(shù)控機床的控制系統(tǒng)設(shè)計，這對提高機床的開動率、生產(chǎn)率以及數(shù)控機床的穩(wěn)定運行具有重要的意義。

參考文獻：

數(shù)控機床控制范文2

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 控制系統(tǒng) 研究與開發(fā)

中圖分類號：TM921.541 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0027-01

數(shù)控機床是機械制造技術(shù)與計算機技術(shù)共同作用相結(jié)合的產(chǎn)物，作為一種以數(shù)字量為指令信息的形式系統(tǒng)，通過數(shù)字集成邏輯電路或者通過計算機控制的機床。它囊括了機械、電子信息、計算機技術(shù)、自控服務(wù)、傳感測試和通信等現(xiàn)代化的技術(shù)，是機電一體化的典型產(chǎn)品，而這里數(shù)控機床的控制系統(tǒng)更是數(shù)控機床的核心。就其研究與開發(fā)的前景來看，我們下面對數(shù)控機床的控制系統(tǒng)做了具體的介紹。

1 數(shù)控機床控制系統(tǒng)的含義

數(shù)控系統(tǒng)是指運用數(shù)字控制技術(shù)，來實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。系統(tǒng)中，控制信息是數(shù)字量，顯著的硬件的基礎(chǔ)就是數(shù)字邏輯電路。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)又叫計算機數(shù)控系統(tǒng)，即CNC系統(tǒng)，采用了通用計算機或者存儲程序的專用計算機，使得部分或全部的基本數(shù)控功能得以實現(xiàn)。而軟件和硬件共同作用下實現(xiàn)數(shù)控任務(wù)的系統(tǒng)，就是計算機控制系統(tǒng)。簡單的了解數(shù)控系統(tǒng)后，下面我們研究一下數(shù)控機床控制系統(tǒng)的組成。

2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)的組成

數(shù)控機床的控制系統(tǒng)主要包括：輸入（輸出）裝置、計算機控制系統(tǒng)、數(shù)控機床控制主體。計算機數(shù)控機床控制裝置即CNC裝置經(jīng)由可編程控制器PLC、主軸控制單元傳送至主軸電動機，達到機床后傳進給電動機，最后在留回給CNC裝置。詳細點看，數(shù)控機床開始工作前要加工程序，通過被介質(zhì)存儲控制。常見的控制介質(zhì)有磁帶、磁盤還有穿孔帶等等。接著運用計算機控制系統(tǒng)或軟件，把輸入設(shè)備接收到的程序進行邏輯處理與運算，輸出形成的各種信息和相應(yīng)的指令，這樣促使數(shù)控機床的各個部分能夠按照正確的指令執(zhí)行任務(wù)。

3 數(shù)控機床的控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容研究

3.1 電路的設(shè)計

在數(shù)控機床中，電路主要有主軸旋轉(zhuǎn)電路、換刀裝置電路、坐標軸進給電路、系統(tǒng)的電路，還有就是冷卻系統(tǒng)的電路等。在本文研析數(shù)控機床控制開發(fā)方面，我側(cè)重的講了PLC控制電路這個方面。

3.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

PLC控制器設(shè)置在計算機控制裝置CNC和機床機械、與電動機部件之間，代替了傳統(tǒng)的機床控制系統(tǒng)的數(shù)字控制裝置，實現(xiàn)了數(shù)控機床的控制系統(tǒng)對各個部件和繼電器間的邏輯控制。其主要的作用是接受CNC輸出設(shè)備的開關(guān)命令，然后有效應(yīng)答機床信息。任務(wù)是完成數(shù)控機床主動電動機的方向、變速，刀具的交換與選擇，工件的裝夾，更重要的還有液壓、冷卻、、氣動等一系列的控制功用和有關(guān)的輔助功用。

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計主要通過的是系統(tǒng)控制機床一些設(shè)備，在程序得到逐步的操作完成后，對該流程一步步進程重新的調(diào)試和排序。在PLC這項控制系統(tǒng)的操作過程中，內(nèi)部各個繼電器的端點能夠彼此作用，從而有效的縮短了總開發(fā)時間。具體的，我們參考一下設(shè)計步驟和控制系統(tǒng)的開發(fā)圖像：（1）為數(shù)控機床的控制系統(tǒng)的各個執(zhí)行方式進行合理快速的排序；（2）對輸入和輸出設(shè)備的任務(wù)進行合理的分配，促使控制系統(tǒng)能夠正確的輸入和輸出PLC命令發(fā)出的信號；（3）依照PLC做出的系統(tǒng)梯形圖進行操作。梯形圖可以清晰的描繪數(shù)控機床的控制系統(tǒng)中，發(fā)生功效的各個部門和各項功能之間相互作用的控制關(guān)系；（4）結(jié)合PLC下的梯形圖，利用計算機操作程序完成控制機床的控制系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)，實現(xiàn)各個項目的功用；（5）對即將進行的程序進行充分的調(diào)試；（6）將已操作好的系統(tǒng)程序和命令進行存儲記錄。

4 數(shù)控機床控制系統(tǒng)的開發(fā)

隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的高級數(shù)控機床控制系統(tǒng)采用的是32位的微處理裝置，控制了5個以上的坐標和5軸以上的聯(lián)動，對于數(shù)控機床的進給模塊更多的是采用交流伺候驅(qū)動單元，使得進給分辨率高達了0.1μm，而且快速的進給達到了100m/min，這樣使得自動化的程度變得很高，具有了監(jiān)督、控制、管理和聯(lián)網(wǎng)通訊等多方面的功能。

自80年代以來，數(shù)控機床的發(fā)展的主流就是機床的數(shù)控化，數(shù)控機床也成為了關(guān)系國家綜合實力高低的重要杠桿，是國家實行現(xiàn)代化、機械化水平的重要標志。當今環(huán)境下，數(shù)控機床得到了高速度的發(fā)展，尤其是在金切機床中，幾乎所有的型號都可以實現(xiàn)機床的數(shù)控化。數(shù)控機床控制系統(tǒng)也擁有了高速度化、高自動化、高精度化、高可靠性等多方面的特點。

5 結(jié)語

這些是關(guān)于數(shù)控機床控制系統(tǒng)的研究、開發(fā)，我們可以知道控制系統(tǒng)內(nèi)容較直觀、簡潔，使得數(shù)控機床的操作人員在現(xiàn)實工作中能夠很快理解，得心應(yīng)手。在當今社會下，數(shù)控機床已經(jīng)更為廣泛的被采用了，相信的它控制操作系統(tǒng)也會越來越走向完善，實現(xiàn)數(shù)控的自動化、電動化。

參考文獻

[1]高文章.數(shù)控機床的技術(shù)發(fā)展趨勢[J].制造技術(shù)與機床，1995（10）.

[2]何立川.MCS-51系統(tǒng)單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990.

[3]鄭偉峰，蔡一.交流伺候直線位移平臺高速定位控制[J].機械設(shè)計與制造，2010（6）.

數(shù)控機床控制范文3

關(guān)鍵詞：圖形自動編程 數(shù)控 CAD／CAM

1、引言

數(shù)控程序作為將設(shè)計轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實的信息載體,直接控制機床的切削動作,是數(shù)控加工的關(guān)鍵。在制造業(yè)中,提高編程質(zhì)量和效率對降低成本,增強企業(yè)競爭能力具有積極意義。在數(shù)控車床使用過程中,合適的程序和熟練的操作是保證加工質(zhì)量和充分發(fā)揮機床效率必不可少的兩個重要環(huán)節(jié),任何一個環(huán)節(jié)存在問題,都會影響機床性能的發(fā)揮和生產(chǎn)效率的提高。

2、機床原點　工件原點　參考點

數(shù)控加工中機床坐標系是機床的基本坐標系,機床坐標系的原點也稱機床原點或零點,這個原點是機床固有的點,由生產(chǎn)廠家確定,不能隨意改變,是其他坐標系和機床內(nèi)部參考點的出發(fā)點。不同數(shù)控機床坐標系的原點位置不同。一些數(shù)控機床將機床原點設(shè)在卡盤中心處（數(shù)控車床）,還有一些數(shù)控機床將機床原點設(shè)在機床直線運動的極限點附近（數(shù)控銑床）。

用機床坐標系原點計算被加工零件上各點的坐標值并進行編程是很不方便的,在編寫零件的加工程序時,常常還選擇一個工件坐標系（又稱編程坐標系）。工件坐標系是用于確定工件幾何圖形上各幾何要素（如點、直線、圓弧等）的位置而建立的坐標系,是編程人員在編程時使用的。工件坐標系的原點就是工件原點又稱編程原點。工件原點是人為設(shè)定的,工件坐標系的位置以機床坐標系為參考點,其坐標軸的方向與機床坐標系軸的方向保持一致。

參考點也稱基準點,是大多數(shù)具有增量位置測量系統(tǒng)的數(shù)控機床所必須具有的。它是數(shù)控機床工作區(qū)確定的一個點,與機床零點有確定的尺寸聯(lián)系。參考點在各軸以硬件方式用固定的凸塊或限位開關(guān)實現(xiàn)。機床每次通電后,都要有回參考點的操作,數(shù)控裝置通過參考點確認出機床原點的位置,數(shù)控機床也就建立了機床坐標系。

3、對刀　換刀點　刀位點

對刀點就是在數(shù)控機床上加工零件時,刀具相對于工件運動的起點。因為加工程序時從這個點開始編寫的,所以又稱為程序起點或起刀點。數(shù)控加工過程中常常需要換刀,為了避免換刀時碰傷工件,編程時要設(shè)置一個換刀點,換刀點可以是某一個固定點,也可以是任意一點。在編程時,合理選擇“對刀點”和“換刀點”的位置,則可以有效縮短刀具在對刀和換刀過程中的空行程距離,提高加工效率。

所謂刀位點,在數(shù)控加工編程時,往往是將刀具濃縮為一個點,這個點就是刀位點,它是加工程序編制中表示刀具特征的點,也是對刀和加工的基準,對刀時應(yīng)使對刀點與刀位點重合。一般來說立銑刀、端銑刀的刀位點是刀具中心線與刀具底面的交點;球頭銑刀的刀位點是球頭的球心點;車刀、鏜刀的刀位點是刀尖或刀尖圓弧中心;鉆頭的刀位點是鉆頭頂點或鉆頭底面中心。在編程時是用刀位點來編制刀具軌跡,實際加工的刀具軌跡是由刀具的外輪廓切削工件形成,刀具路徑與實際的加工輪廓并非重合,但有一定的變化聯(lián)系。

4、切入點和切出點

刀具的切入切出點應(yīng)按以下原則進行。

(1)切入點選擇的原則。即在進刀或切削曲面的過程中,要保證刀具不受損壞。一般來說,對粗加工而言,選擇曲面內(nèi)的最高角點作為曲面的切入點,因為該點的切削余量較小,進刀時不易損壞刀具;對精加工而言,選擇曲面內(nèi)某個曲率比較平緩的角點作為曲面的切入點,因為在該點處,刀具所受的彎矩較小,不易折斷刀具。

(2)切出點選擇的原則。主要應(yīng)該考慮曲面能夠連續(xù)完整地進行加工,或者是使曲面加工間的非切削時間盡可能地減短,并使得換刀方便。對于被加工曲面為開放型曲面,用曲面的某角點作為切出點;對于被加工曲面為封閉型曲面,只能用曲面的一個角點作為切出點。

數(shù)控銑削平面零件外輪廓時,一般采用立銑刀的側(cè)刃銑削。為了避免在輪廓的切入點和切出點處留下刀痕,刀具切入零件時應(yīng)考慮切入點和切出點處的程序處理,應(yīng)沿輪廓外形的延長線切入和切出。延長線可由相切的圓弧和直線組成,這樣可以保證加工處的零件輪廓切入點和切出點的處理平滑。

銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時,若內(nèi)輪廓曲線允許外延,則應(yīng)沿切線方向切入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延,刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出,此時刀具的切入切出點應(yīng)盡量選在能輪廓曲線兩幾何元素的交點處。當內(nèi)部幾何元素相切無交點時,為防止刀具在輪廓拐角處留下凹口,刀具切入切出點應(yīng)遠離拐角。

5、結(jié)語

數(shù)控編程的關(guān)鍵是掌握機床各坐標系和編程時所涉及到各個點的具體含意及相應(yīng)選擇,正確區(qū)分和掌握數(shù)控機床中“點”的概念和作用是正確、安全使用數(shù)控機床的前提,本文中對數(shù)控編程中的幾個關(guān)鍵點進行了詳盡的論述,弄清楚了它們的概念和彼此之間的聯(lián)系。只要我們善于分析比較,挖掘數(shù)控機床中各“點”的異同點,并在實踐中加以區(qū)分,總結(jié)積累優(yōu)化使用的經(jīng)驗,那么一定會使數(shù)控機床的“點”在使用數(shù)控技術(shù)的提高中發(fā)揮巨大的作用。

參考文獻

[1]栗全慶.圖形編程-數(shù)控加工自動編程技術(shù)的發(fā)展方向.組合機床與自動化加工技術(shù),1996.

[2]吳竹溪.數(shù)控加工中圖形自動編程系統(tǒng)研究.組合機床與自動化加工技術(shù),2002.

[3]王陽,張河新.數(shù)控機床圖形自動編程系統(tǒng)[J].機床與液壓,2000,(03).

數(shù)控機床控制范文4

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床； 電氣控制系統(tǒng)； 設(shè)計

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2015）04-173-001

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心，數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)直接影響著整個控制系統(tǒng)的性能。因此應(yīng)按照電氣控制的原理來進行規(guī)范的設(shè)計，使得設(shè)計出的數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)能夠保證數(shù)控機床安全可靠的運行。因此對數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計進行分析是非常必要的。

一、控制系統(tǒng)中的硬件電路

控制系統(tǒng)的硬件電路主要包括電源電路、交流主傳動電路、交流進給傳動電路、刀具交換裝置傳動電路等。電源電路在設(shè)計時需要根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的具體要求來進行，通過伺服變壓器輸出的交流電壓來伺服驅(qū)動風機及模塊，通過控制變壓器輸出的交流電來帶動接觸器，然后通過直流電壓來供給Z軸制動器及電磁閥。交流主傳動電路是控制系統(tǒng)中非常重要的組成部分，并且對主軸的控制要求較高。其中主軸電機的選型可根據(jù)車削功率來進行，其可以通過切削功率PC以及主傳動鏈的總效率？濁來進行估算，即P=PC/？濁0。根據(jù)數(shù)控機床的規(guī)格即可選擇所需要的電動機的型號。對主軸電機的電氣控制系統(tǒng)進行設(shè)計時應(yīng)注意當系統(tǒng)長時間超負荷工作時，會使得電機出現(xiàn)過載或過熱的情況，因此，數(shù)控機床會有設(shè)定的過熱溫度閾值，超過設(shè)定的溫度兩分鐘就會輸出過熱的信號，系統(tǒng)會根據(jù)信號發(fā)出相應(yīng)的報警。若出現(xiàn)其他的問題，如電動機內(nèi)部出現(xiàn)功率失常、轉(zhuǎn)速不匹配等微小的問題，就會被變頻器檢測到然后發(fā)送給CNC系統(tǒng)，并通過相應(yīng)的報警。若出現(xiàn)短路、斷電等外部因素，則由數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)進行解決。若出現(xiàn)突然的斷電情況，CNC、變頻器及PLC等的后備電源會及時存儲系統(tǒng)中的一些重要的程序和數(shù)據(jù)。若突然短路，漏電開關(guān)檢測到電流超過人體能夠承受的電流會自動斷開。并且主軸電機內(nèi)置有編碼器，編碼器可以檢測主軸的位置及速度，并且能控制主軸閉環(huán)速度，同時可利用PLC向CNC發(fā)送主軸的運行狀況，可以完整的控制主軸的功能。

在電氣控制系統(tǒng)中，進給系統(tǒng)主要是定位加工中心的直線坐標軸，并進行切削進給，進給系統(tǒng)決定著機床的工作狀態(tài)及精度。進給軸的采用方式主要有線軌及硬軌，采用硬軌的進給軸的負載能力強，與機械的接觸面較大，阻力大，主要用于模具的加工。主要采用線軌的進給軸的負載能力弱，與機械接觸面較小、阻力小，主要用于輕載切削。急停、監(jiān)控保護電路主要需要設(shè)定電機過載檢測、機床緊急停止等功能，并在機床的工作狀況出現(xiàn)問題時進行報警，保證機床運行的可靠性。至于刀具交換裝置傳動電路，刀庫的運行由電動機驅(qū)動凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)，同時通過接近開關(guān)進行技術(shù)結(jié)合凸輪機械手來獲得準確定位、快速換刀的效果。換刀時應(yīng)根據(jù)刀具的直徑來確定換刀的方式，避免產(chǎn)生相互干涉的現(xiàn)象發(fā)生，小直徑的刀具采用隨機的換刀方式，大直徑的換刀方式采用固定套換刀的方式。

二、PLC程序及參數(shù)的設(shè)定

PLC是數(shù)控機床電氣控制的重要組成部分，在數(shù)控機床的運行中發(fā)揮著不可忽視的作用，PLC程序在處理數(shù)控機床的信息時，需要的處理時間一般在幾十到幾百毫秒之間，這種處理速度能夠完成大多數(shù)信息的處理，但仍存在少量的信息需要更高的響應(yīng)速度。因此在進行數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計中，會將PLC程序設(shè)計為高級程序和低級程序兩部分，高級的部分用來處理系統(tǒng)中的一些緊急信號，低級的部分用來處理系統(tǒng)中的普通信息以及進行程序的控制工作。參數(shù)是指完成數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)及機床功能需要設(shè)定的數(shù)值，在設(shè)計時應(yīng)詳細考慮加工中心對機構(gòu)功能的需求，充分發(fā)揮出數(shù)控機床的性能，設(shè)定出合理的參數(shù)，保證數(shù)控機床的安全運行。

三、數(shù)控機床的電氣布局和安裝

數(shù)控機床的電氣布局及安裝直接影響著電氣系統(tǒng)的安全運行，因此在進行布局和安裝時應(yīng)考慮全面，規(guī)范操作。在進行電氣的布局時應(yīng)注意便于電氣操作人員的維修和安裝，布局時需要分散強干擾源，將強電與弱電隔開，并保證容易受到干擾的器件和干擾源之間有足夠的距離。在進行電氣控制系統(tǒng)的安裝時要科學(xué)、有序的進行，安裝時應(yīng)根據(jù)實際的情況、器件的特性科學(xué)安排好其走線及連線，合理布局接口端子。并仔細檢查接口是否牢固，保證所有的電線聯(lián)結(jié)都符合要求。套線碼時若接線的方式是豎向，線碼的讀數(shù)從上向下，若接線的方式是橫向，讀數(shù)的方式則是從左向右。在給元器件上緊螺絲后需要標記紅點。交流控制線及動力線用線的顏色是黑色或紅色，直流電源線用線的顏色是藍色。安裝元件時要按照一定的層次進行，應(yīng)先在底板上安裝已經(jīng)做好的內(nèi)部線的模塊，然后將元器件間的細線安裝好，最后進行粗線的元器件的安裝。連線的安裝應(yīng)注意原本沒有裝好線的元件在安裝到底板之后，需要根據(jù)電氣圖來進行接線，并對照對應(yīng)的萬能端子排列接線，裝線的元件只需安裝相應(yīng)的萬能端子排列來進行接線。最后做好控制系統(tǒng)各電路的檢測，保證數(shù)控機床能夠更加安全穩(wěn)定的運行。

綜上所述，數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)劣直接影響著控制系統(tǒng)的性能，并且對于提高數(shù)控機床的生產(chǎn)效率及質(zhì)量有著非常重要的作用。合理科學(xué)的設(shè)計出完善的電氣控制系統(tǒng)，降低機床工作的故障率，提高數(shù)控機床的加工效率和工作質(zhì)量，有效提高數(shù)控機床運行的安全性和可靠性，使數(shù)控機床能夠更好的滿足加工中心的生產(chǎn)需要。

參考文獻：

[1]化春雷.基于SINUMERIK840D的數(shù)控機床控制系統(tǒng)設(shè)計[J]機械制造，2011，（6）：53-54

數(shù)控機床控制范文5

[關(guān)鍵詞]數(shù)控機床；擋塊；參考點

1引言

數(shù)控機床回參考點操作是數(shù)控機床一種重要的工作方式，機床回擦抹考點操作的目的在于確定參考點與坐標軸之間的位置關(guān)系，在數(shù)控機床斷電后，各坐標軸對位置的記憶會丟失，再次上電時，必須讓機床各個坐標軸回到固定參考點的位置上這一位置即為機床參考點。數(shù)控機床能否準確的回到參考點將會影響到機床的各項功能，如反向間隙補償、螺距誤差補償、刀具補償?shù)龋@將進一步影響到機床零件加工質(zhì)量。另外，回參考點操作在機床上操作比較頻繁，是比較容易出現(xiàn)故障的一個環(huán)節(jié)，因此，快速有效的排除此類故障是非常必要的。目前，數(shù)控機床的回參考點方式主要有有擋塊回參考點和無擋塊回參考點兩種方式[1]。有擋塊回參考點通常采用增量式編碼器配有減速開關(guān)并需要安裝減速擋塊，這種機床在每次開機通電時進行回零操作；無擋塊回零通常采用絕對式檢測裝置，機床上有專門的電池給絕對式檢測裝置供電用意記錄機床的絕對位置信息，這類機床調(diào)試完成后不需要開機進行回零操作。本文以FANUC0i-D系統(tǒng)為平臺，分析數(shù)控機床有擋塊回參考點方式的控制原理、參數(shù)設(shè)置、PMC控制及常見的回零故障與排除方法。

2有擋塊回參考點原理及參數(shù)設(shè)置

有擋塊回參考點方式[2-3]是使用CNC內(nèi)部設(shè)計的柵格進行停止，也稱為柵格方式，其返回參考點的原理如圖1所示。采用這種方式回零時，將方式選擇為回零方式，按下相應(yīng)的軸，則該軸以圖中所示的回零快速速度向參考點方向移動，擋塊碰到回零減速開關(guān)時，減速開關(guān)信號*DEC由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”，軸移動的速度將減速到回零的減速速度。當軸運動脫開擋塊后，減速開*DEC又變?yōu)椤?”,此時尋找編碼器的零標志位信號，數(shù)控系統(tǒng)等待編碼器上第一個柵格信號的出現(xiàn)，第一個柵格信號出現(xiàn)時，數(shù)控系統(tǒng)返回參考點的操作即完成，工作臺停止移動，此位置即為機床參考點。在一個柵格范圍內(nèi)采用柵格偏移功能可對參考點位置進行微調(diào)。有擋塊回參考點由數(shù)控系統(tǒng)軟件進行控制，完成回參考點操作，因此，正確設(shè)置回參考點的相關(guān)參數(shù)是能夠成功回參考點的重要條件[4]，表1所示為有擋塊回參考點所需設(shè)置的主要參數(shù).

3有擋塊回參考點PMC控制

機床回參考點除需要進行正確的參數(shù)設(shè)置外，還需要相應(yīng)的PMC程序處理相關(guān)信號，以完成回參考點功能[5]。減速開關(guān)信號為數(shù)控系統(tǒng)PMC的輸入信號，但由于減速開關(guān)信號的地址由數(shù)控系統(tǒng)廠家來定義，可由數(shù)控系統(tǒng)直接讀取，對FANUC0i-D系統(tǒng)來講，其信號地址固定為X9.0-X9.4，此信號無需PMC處理。對于3軸的銑床系統(tǒng)，其減速開關(guān)的地址為X9.0、X9.1、X9.2。若將參數(shù)3006#0設(shè)置為1，則可以把返回參考點的減速開關(guān)信號的地址改為G196，此時，必須編寫相關(guān)的PMC程序。回參考點完畢后，各軸的回參考點完成信號F94.0、F94.1、F94.2將置1。回參考點過程中，必須選擇回參考點方式，回參考點確認信號F4.5為1，以X軸回參考點為例，回參考點的PMC程序如圖2所示。圖中X20.4為X軸回參考點的按鍵，為了適應(yīng)不同的機床結(jié)構(gòu)，可選擇正方向回參考點或者負方向回參考點，這個可以通過設(shè)置保持型繼電器K10.0的狀態(tài)來實現(xiàn)。若設(shè)置K10.0為0，則回零時G100.0接通，正方向回零；反之，若設(shè)置K10.0為1，則回零時G102.0接通，負方向回零。當X軸回到參考點后，回參考點完成信號F94.0將斷開軸移動的方向信號。其它軸的回參考點與之類似。

4回參考點常見故障分析及排除方法

數(shù)控機床在運行過程中，如果發(fā)生回參考點故障，將嚴重影響機床的加工生產(chǎn)。由上述所介紹的回參考點的基本原理可知，要能夠準確判斷和維修返回參考點的有關(guān)故障，就必須掌握和理解與返回參考點有關(guān)的知識。根據(jù)自己的維修經(jīng)驗，這里就擋塊式回參考點常見的故障及解決方法做簡要說明。①操作故障所引起的回參考點故障。擋塊式回參考點一般采用增量式編碼器，在回參考點過程中，若不符合返回參考點的參數(shù)設(shè)置，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)將產(chǎn)生報警。例如，在返回參考點過程中，CNC產(chǎn)生PS302報警，此報警提示“不能為無擋塊返回參考點方式設(shè)定參考點”，發(fā)生此報警的原因可能是由于在手動進給中沒有將軸朝著返回參考點的方向移動。這種類型的故障，一般通過正確的操作，均可以解決。②電氣開關(guān)信號故障。例如，回零過程中，找不到零點，這類故障大多數(shù)情況下與減速開關(guān)信號或編碼器的故障有關(guān)。a.當減速開關(guān)損壞。從以上的回參考點過程原理中可以知，當減速開關(guān)損壞，將不能得到減速信號，回零時會以高速速度通過參考點，直接碰到硬限位或發(fā)生機械碰撞，導(dǎo)致回參考點失敗。b.伺服編碼器故障。若伺服編碼器發(fā)生故障，通常編碼器的零標志脈沖信號將丟失，導(dǎo)致的結(jié)果會使機床在低速下碰到硬限位或發(fā)生機械碰撞。通常對于這類故障是由外部的減速開關(guān)或編碼器故障所引起。對開關(guān)類故障，在維修中可以利用PMC診斷畫面觀察減速開關(guān)是否故障，或檢查相關(guān)的擋塊是否有松動。對編碼器故障，可查看系統(tǒng)所能夠提供的故障信息或采用部件互換的方法進行故障的排除，并特別注意避免編碼器的震動和減少油污。③返回參考點位置不準確或回零的位置發(fā)生偏移。這種故障通常是由于回零開關(guān)松動、調(diào)整不當、運動間隙或參數(shù)不當?shù)脑蛟斐伞⒖键c發(fā)生偏移可以是整螺距發(fā)生偏移，也可以是偶然發(fā)生偏移，這兩種情況下，處理的方法不盡相同。若發(fā)生整螺距偏移時，可能是由于參考點的減速擋塊調(diào)整不當或減速擋塊長度不足。若是調(diào)整不當引起，此時可以調(diào)整擋塊的位置位于大約距離參考點1/2的螺距位置上，將其固定，并可進行反復(fù)調(diào)整，直至合適為止。（1）如果減速擋塊長度過短，參考點開始的位置可能以柵格為單位發(fā)生前后移動，調(diào)整參考點減速擋塊的長度，使參考點減速區(qū)間的長度大于電動機轉(zhuǎn)動3-4圈所對應(yīng)的距離。若參考點發(fā)生偶然偏移，則可能由于一轉(zhuǎn)信號受到干擾、編碼器故障或伺服機械連接故障等。此時，我們可以檢查編碼器的疲敝線連接是否可靠、伺服電機與絲杠的連接是否緊固、編碼器的電壓是否正常等，通常編碼器正常工作時電源電壓應(yīng)大于4.75V。

5小結(jié)

數(shù)控機床在回參考點過程中出現(xiàn)故障的幾率較高，所涉及的原因眾多，在進行故障診斷和排除時，要首先確保理解回參考點的過程和工作原理，根據(jù)具體故障現(xiàn)象，先易后難，先簡單后復(fù)雜，由外部到內(nèi)部進行故障查找，以達到解決問題的效果。此外，在故障的排除過程中，要善于總結(jié)和積累經(jīng)驗，才能不斷提高數(shù)控機床的故障維修水平。

參考文獻

[1]黃登紅.數(shù)控機床擋塊式回零的控制原理及常見故障分析[J].組合機床與自動化加工技術(shù)2009,(3):52-55

[2]龔仲華.數(shù)控機床故障診斷與維修[M].北京：高等教育出版社，2012

[3]劉永久.數(shù)控機床故障診斷與維修技術(shù)［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2010

[4]FANUCSeries0-MODELD/FANUCSeries0Mate-MODELD參數(shù)說明書[M].北京：北京FANUC機電有限公司，2012

數(shù)控機床控制范文6

Abstract： NC machine tool is the use of digital code program control， the control is the core of NC system， and PLC is an important part of the NC system， which is connected NC system and machine tool. It is a very effective method of fault diagnosis that through the I/O port monitoring， it reflects the CNC machine fault reason and makes fault isolation. The traditional NC machine tool I/O control is through PLC procedures. Based on the Googol Technology （HK） Limited's GT series of motion controller， VC language is used， and programming and debugging of input and output NC is achieved by way of example.

關(guān)鍵詞： 運動控制器；輸入輸出；VC；數(shù)控機床

Key words： Motion Control；I/O；VC；CNC

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1006—4311（2012）28—0225—02

0 引言

數(shù)控機床作為機械制造行業(yè)非常重要的生產(chǎn)設(shè)備在社會的發(fā)展中越來越顯示其重要地位，數(shù)控機床的應(yīng)用也顯的尤為的重要，我國使用最多的是德國SIMENS系統(tǒng)和日本的FANUCA系統(tǒng)，這2種機床的輸入輸出控制主要采用的是SIMENS—S7—200系列的PLC或三菱系列PLC來實現(xiàn)。國產(chǎn)的數(shù)控機床應(yīng)用比較多是華中數(shù)控系統(tǒng)，華中數(shù)控系統(tǒng)是基于DOS的進行開發(fā)，采用的C語言來完成輸入輸出的控制，固高科技有限公司生產(chǎn)的GT系列運動控制器利用VC進行輸入輸出程序的開發(fā)，相對于國外和國產(chǎn)系統(tǒng)在數(shù)控機床I/O控制方面顯現(xiàn)出了簡單易懂的優(yōu)點。

1 輸入輸出地址的分配

固高科技公司的GT系列運動控制器具有16位的通用數(shù)字量輸入和16位的輸出口。主機可以通過命令的方式對該輸入/輸出口進行操作。其中，通用輸入的0號斷口（EXI0）可以作為探針輸入信號，并通過相關(guān)命令設(shè)置捕獲探針輸入信號，當有探針輸入信號時引起運動控制器捕獲所有控制軸以及輔助編碼器的實際位置。

1.1 輸入通道地址 GT系列運動控制器可以通過命令GT_ExInpt（&Data）讀取該輸入端口的狀態(tài)（共定義了16 位輸入口）。輸入口數(shù)據(jù)Data與控制器CN1接口的通用數(shù)字量輸入端口EXI0—EXI15位定義對應(yīng)關(guān)系見表1：

1.2 輸出通道地址 GT系列運動控制器可以通過命令GT_ExOpt（Data）設(shè)定該輸出口的狀態(tài)（共定義了16位輸出口）。輸出口數(shù)據(jù)Data與控制器CN2接口的通用數(shù)字量輸出端口EXO0—EXO15的對應(yīng)關(guān)系為：

其中輸出1為高電平，0為低電平，輸入1為高電平，0為低電平，通過對于的狀態(tài)顯示口可以觀察到輸入輸出高低電平的顯示。輸入輸出高低電平的定義見圖1。

2 對輸入輸出口編程

2.1 對運動控制器進行打開和復(fù)位設(shè)置

GT_Open（）；

GT_Reset（）；

///////////////////////////////////////////////////////////////

2.2 輸入輸出口的編程

根據(jù)數(shù)控機床編程的要求，定義對于的輸入輸出后，完成各自地址的分配工作，進行程序的設(shè)計和開發(fā)，部分參考程序如下：

void CMy2222Dlg：：OnButton5（）

{

unsigned short ex_inp；

GT_ExInpt（&ex_inp）；

if（ex_inp&0x0）//數(shù)控機床循環(huán)啟動，第1個開關(guān)按下

{

GT_ExOpt（0X0）； //循環(huán)啟動指示燈，輸出第2個燈亮

///////////////////////////////////////////////////////////////

if（ex_inp&0x1）//數(shù)控機床單段運行，第2個開關(guān)按下

{

GT_ExOpt（0X1）； //單端運行指示燈，輸出第2個燈亮

///////////////////////////////////////////////////////////////

if（ex_inp&0X3）//數(shù)控機床步進運行，第3個開關(guān)按下

{

GT_ExOpt（0X3）； //步進運行指示燈，輸出第3個燈亮

}

}

根據(jù)數(shù)控機床的功能以此類推，可以根據(jù)實際情況將輸入和輸出一一對應(yīng)起來，完成數(shù)控機床輸入輸出的各個功能。數(shù)控機床除了輸入和輸出的一一對應(yīng)指示外，還有可能是一個輸入，對應(yīng)幾個輸出，比如在伺服報警、變頻器報警等方面，這是可以模仿一個輸入，幾個輸出指示，如下：

第5個開關(guān)按下，既ex_inp&0x20，輸入信號轉(zhuǎn)化二進制為100000，表現(xiàn)在硬件上是第五個開關(guān)按下，這時輸出ExOpt（0XA），既轉(zhuǎn)化為二進制1010，表現(xiàn)在硬件上是第1，第3個指示燈亮。

完成程序如下：

if（ex_inp&0x20）//

{

GT_ExOpt（0XA）； //

2.3 程序的調(diào)試

通過窗口完成程序的測試功能，程序測試窗口見圖3：

3 結(jié)束語

利用固高科技公司的GT系列運動控制器，采用高級語言VC對數(shù)控機床的輸入輸出口進行控制，完成了數(shù)控機床原有的功能，并且程序簡單，對于數(shù)控機床輸入輸出的含義、故障的排查等方面起到一定的便捷作用，同時利用VC語言可以對數(shù)控機床在輸入輸出通道的開發(fā)方面有一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]固高公司.GT2—4002—SV四軸運動控制器用戶手冊，2008.

[2]陳嬋娟.數(shù)控機床設(shè)計[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]深圳固高科技.GT 系列運動控制器編程手冊[Z].2003.