数控机床控制系统介绍

第3章数控机床控制系统3.1数控系统概述3.2机床常用数控系统3.3数控机床PMC3.4数控机床的强电控制系统3.5数控机床故障的判定

3.1数控系统概述数控系统性能的优劣决定了数控机床加工效率、成形精度和运行的稳定性。数控系统可以控制机床实现二轴、三轴或多轴联动加工。加工中心与普通数控机床的区别在于有无刀库和自动换刀装置。3.1.1数控系统的计算机功能1．具有与计算机网络进行通信和联网的功能2．实现远程控制的功能3.1.2数控系统的高效加工功能1．自动原点补偿数控机床自身携带的专用位置检测工具对工件的侧边进行定长扫描（可以自动或手动），以扫描后诸点的拟合直线作为数控机床水平面内的X坐标轴的方向，数控机床的绝对坐标系同时以X轴为准进行粗加工前的位置补偿。2．高阶曲线插补通过程序段预读（1000段或更多）的方式，将折线重新拟合为曲线，数控系统以此曲线加工轨迹控制刀具的运动。3．刀具磨损补偿值记忆根据刀具的使用时间按照预定的补偿量对刀具直径和刀具的长度进行补偿。4．区域加工功能根据工序余量的特点，在加工区域中设置任意多个特定要求的加工区域，每个区域的切削参数不同。5．切削异常检出功能及寿命控制在数控系统中设置每一把刀具在正常状态下用额定切削用量工作的切削负荷。当切削负荷增加到一定程度时，数控系统会认为刀具磨损严重需要更换刀具。刀具寿命控制功能，即数控系统允许设置每一把刀具的最佳工作寿命，达到工作时间不管刀具的工作状态如何均进行刀具的自动更换。3.2机床常用数控系统3.2.1SIEMENS数控系统SINUMERIK840D共设置有10个数控通道，具有同时处理10组加工数据的能力；最多可控制24个NC轴和6个主轴。标准配备的以太网接口具有很强的通信功能。3.2.2FANUC数控系统FANUC16/18系列数控系统具有多主轴、多控制轴控制功能，数控铣床可以构成具有三轴联动和五轴联动功能的加工中心；具有与计算机联网组成柔性制造系统的能力。开发有存储卡在线DNC加工功能。FANUC数控系统及伺服系统采用3×220V、50Hz交流电源标准。3.3数控机床PMC3.3.1PMC概述PMC又称为数控机床内置式PLC，是对数控系统功能进行的二次开发。NC模块、PMC模块在数控系统中的关系如图3.3所示。

图3.3NC模模块、、PMC模模块在在数控控系统统中的的关系系3.3.2数控机机床PMC的动作作要求求①具具有加加工中中心的的基本本控制制功能能；②具具有刀刀库管管理和和自动动换刀刀控制制功能能；③具具有双双工作作台交交换功功能；；④具具有工工作台台定角角度分分度定定位控控制功功能；；⑤具具有故故障诊诊断、、显示示和报报警功功能。。在操作作界面面上加加工中中心的的PMC功功能可可以分分为两两部分分：报报警功功能部部分和和动作作功能能部分分。在拟定定动作作功能能时，，应尽尽可能能多的的考虑虑执行行该动动作的的安全全限制制条件件，使使特定定的动动作能能安全全、高高效、、顺利利进行行，这这些限限制条条件应应覆盖盖包括括国家家安全全、劳劳保等等法规规所规规定的的限制制条件件。3.3.3PMC程序总总体结结构1．模模块化化的PMC软件件开发发思想想每一个个模块块完成成特定定的功功能。。每一个个子模模块都都可以以在NC的的人——机接接口PLC参数数设置置栏中中设置置开关关条件件。。2．PMC软件件的总总体结结构（1））头文文件PMC程序序所需需要的的基本本规范范和数数学定定义等等称为为头文文件（2））变量量声明明接口、、变量量等定定义定义PMC的输输入点点定义PMC的输输出点点动作停停留时时间的的长短短、位位移的的距离离、运运动的的速度度等等等。约定：：如果果参数数用以以表示示时间间，其其单位位时间间为1/512s；；如果果参数数用以以表示示长度度，其其单位位长度度为1/1000mm；；如果果参数数用以以表示示速度度，其其单位位为mm/min。。（4））PMC软软件组组成PMC软件件分为为初始始化、、运行行和关关闭三三个组组成部部分。。3．加加工中中心的的基本本功能能程序序段加工中中心的的基本本功能能包括括轴运运动控控制、、手轮轮、归归零、、各种种工作作方式式转换换、主主轴准准停、、手动动调整整操作作面板板的管管理等等功能能。（1））工作作方式式转换换程序序段（2））主轴轴速度度修调调3.3.4PMC典型子子模块块举例例Z轴去换换刀位位；主轴准准停；；刀库前前进；；Y轴去换换刀位位；X轴去换换刀位位；松刀吹吹气；；主轴还还刀后后刀库库退回回；计算最最短选选刀路路径；；启动刀刀盘旋旋转；；刀库前前进；；主轴抓抓刀；；X轴去刀刀库安安全返返回位位；主轴抓抓刀后后刀库库退回回；解除主主轴准准停。。3.4数数控控机床床的强强电控控制系系统合适的的强电电控制制系统统，使使它能能够接接受数数控系系统发发出的的弱电电信号号，并并将弱弱电信信号放放大后后去控控制强强电设设备的的运转转。同同时，，数控控机床床工作作时的的各种种信号号又可可以用用合适适的电电平回回馈给给数控控系统统。强电系系统在在设计计时应应充分分考虑虑避免免外界界干扰扰信号号的侵侵入和和数控控机床床本身身强电电元件件起动动和停停止时时可能能产生生的干干扰。。对外外界干干扰信信号（（如：：大型型动力力机械械起动动、电电弧焊焊机焊焊接时时等））采取取隔离离变压压器或或自动动交流流稳压压器进进行处处理可可以取取得良良好的的效果果；对于强强电系系统内内部接接触器器吸合合等产产生的的干扰扰信号号，使使用浪浪涌抑抑制元元件可可以消消除其其影响响；对对于数数控系系统通通信使使用的的控制制信号号电缆缆使用用单端端或两两端接接地的的方式式可以以有效效消除除电磁磁波的的干扰扰；数数控机机床的的控制制柜一一定要要良好好接地地使其其能够够良好好屏蔽蔽外部部的电电磁干干扰信信号；；在控控制柜柜内部部的数数控系系统和和伺服服驱动动系统统等运运动控控制系系统也也应采采取良良好的的接地地措施施。。3.4.1加工中中心PMC的I/O点进入PLC逻辑辑控制制的信信号如如下。。1．PLC与第第二操操作面面板间间的连连接信信号2．PLC与手手轮之之间的的连接接信号号3．PLC与手手动操操作面面板间间的连连接信信号4．PLC与机机床主主体之之间的的连接接信号号5．PLC与各各轴驱驱动单单元之之间的的连接接信号号6．其其他信信号3.5数数控控机床床故障障的判判定故障可可以分分为数数控系系统故故障、、伺服服系统统故障障、液液压系系统故故障和和机械械系统统故障障等几几种，，数控控系统统的故故障通通常由由数控控系统统自身身的逻逻辑处处理程程序直直接处处理。。坐标轴轴伺服服系统统或主主轴驱驱动系系统通通常在在制造造时也也设置置了几几十甚甚至上上百的的故障障信息息。。在液压压系统统和机机械系系统等等系统统内部部，设设置有有许多多保证证系统统稳定定正常常运转转的传传感器器，如如：接接近开开关、、温