摘 要：設(shè)有數(shù)控系統(tǒng)并能通過(guò)數(shù)字信息技術(shù)對(duì)機(jī)床動(dòng)作進(jìn)行控制的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床。龍門式數(shù)控鉆床是目前機(jī)械制造業(yè)保證產(chǎn)品高精度、高生產(chǎn)率、高質(zhì)量的有效保證手段。而龍門式數(shù)控鉆床性能的優(yōu)良在一定程度上取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能。
關(guān)鍵詞：FANUC0i-TD；數(shù)控系統(tǒng)；方案
1 、數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成
數(shù)控裝置、輸入輸出裝置和伺服驅(qū)動(dòng)是數(shù)控系統(tǒng)三個(gè)基本的組成部分。機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)受數(shù)控系統(tǒng)的控制，因此數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控加工設(shè)備的核心部件。數(shù)控裝置是由輸入輸出數(shù)據(jù)線、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器以及各部分的連接線等部件組成；輸入和輸出裝置是由鍵盤、監(jiān)視器、手控盒、各種指示燈和檢測(cè)開(kāi)關(guān)等部件組成。伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和反饋裝置等組成，如圖 1 所示。
圖 1 數(shù)控系統(tǒng)的組成
輸入輸出裝置的主要功能輸入加工零件的專用數(shù)控加工程序，以及可以在面板或指示燈上顯示加工零部件時(shí)機(jī)床的狀態(tài)。
數(shù)控系統(tǒng)主要通過(guò)數(shù)據(jù)運(yùn)算控制或時(shí)序邏輯控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)行速度、運(yùn)行位置、和角度進(jìn)行控制，并且對(duì)機(jī)床運(yùn)行時(shí)的相關(guān)系統(tǒng)的溫度、流量和壓力
等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以保證機(jī)床的運(yùn)行。數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)伺服系統(tǒng)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的控制。控制流程為：
①數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)；
②該信號(hào)經(jīng)數(shù)控模塊的變換和放大；
③伺服驅(qū)動(dòng)裝置得到指令控制伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行該指令；
④伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)等部件的移動(dòng)；⑤通過(guò)預(yù)設(shè)的檢測(cè)元件，將運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度和角度等信息回傳給數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)將收到的信息與發(fā)出指令相比較對(duì)偏差進(jìn)行修正，保證了設(shè)備的精度。
1.2 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
FANUC0i-TD 系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床；該系統(tǒng)是 CNC、PMC、MMC 三位一體的數(shù)控裝置，具有最大控制 4 個(gè)軸的強(qiáng)大功能，結(jié)構(gòu)上采用模塊式結(jié)構(gòu)，具有體積小，集成度高，可靠性高，性價(jià)比高的特點(diǎn)。因此本方案的數(shù)控系統(tǒng)采用 FANUC0i-TD 數(shù)控系統(tǒng)，該數(shù)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?shù)亩喾N載體的專用接口；②各軸伺服電機(jī)以及與其相匹配的專用伺服控制器或運(yùn)動(dòng)控制器；③手控盒單元：包含了點(diǎn)動(dòng)和手搖等旋鈕；④為避免因距離不當(dāng)所導(dǎo)致的信號(hào)衰減和失真問(wèn)題，本設(shè)計(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。
2 、數(shù)控系統(tǒng)的硬件連接
數(shù)控單元通常由數(shù)控專用的可編程控制器；可以輸入編制加工程序的鍵盤；帶有點(diǎn)動(dòng)或手搖裝置的手持單元；可以觀測(cè)到機(jī)床狀態(tài)的面板和驅(qū)動(dòng)各軸的伺服動(dòng)機(jī)以及與之匹配的驅(qū)動(dòng)器，如圖 2 所示。
圖 2 數(shù)控系統(tǒng)硬件連接圖
數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通信，并與伺服電機(jī)的反饋裝置編碼器構(gòu)成半閉環(huán)控制。機(jī)床運(yùn)行時(shí)，操作人員通過(guò)控制面板輸入控制指令或加工程序，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)指令或加工程序的分析處理后，發(fā)出邏輯控制指令并向伺服系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制。因此為保證機(jī)床運(yùn)行的可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮接口的匹配性和可靠性。并應(yīng)按照電氣技術(shù)圖進(jìn)行連接。
3 、PLC 與數(shù)控系統(tǒng)
確保機(jī)床內(nèi)部元件安裝正確后，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。按照設(shè)計(jì)功能需求，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的 PLC 程序并調(diào)試。著重檢測(cè)各執(zhí)行元件、各輸入輸出信號(hào)的正確性。數(shù)控機(jī)床的 PLC 程序與數(shù)控系統(tǒng)中各部分的關(guān)系如圖 3 所示。
圖 3 PLC 與數(shù)控系統(tǒng)關(guān)系圖
4 、結(jié)束語(yǔ)
文章闡述機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成，以及相關(guān)部件的組成。文章設(shè)計(jì)的機(jī)床采用 FANUC 0i-TD 系統(tǒng)并給出了龍門式數(shù)控鉆數(shù)控系統(tǒng)的硬件進(jìn)行連接，對(duì)于應(yīng)用 FANUC0i-TD 系統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)和調(diào)試有一定的借鑒意義。
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