數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_圖文

1、TDNC150數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng) 輸入/輸出裝置的主要作用是輸入程序和數(shù)據(jù)、 打印和顯示。 數(shù)控機(jī) 床是嚴(yán)格按照外部輸入的加工程序完成自動(dòng)加工的。 加工程序是用字 母、 數(shù)字和其他編碼指令表示的程序, 是按零件加工順序記載機(jī)床加 工所需的各種信息,它包括零件加工的軌跡 (如幾何尺寸、幾何形狀 等 、工藝信息 (如進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等 及開(kāi)關(guān)命令 (如換刀、冷卻 液開(kāi)或關(guān)等 。加工程序常常記錄在各種信息載體上,這些載體可以 是穿 7L 帶、磁帶、磁盤等。輸入裝置是將程序載體上的數(shù)控代碼轉(zhuǎn) 換成相應(yīng)的電脈沖信息, 傳送并存人數(shù)控裝置內(nèi)。 輸出裝置顯示輸入 的內(nèi)容及數(shù)控工作狀態(tài)等信息,監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的運(yùn)

2、行。 1主傳動(dòng)系統(tǒng):為了獲得高精度就必須要有高穩(wěn)定性,高精確度,采 用無(wú)極變速, 減少傳動(dòng)機(jī)構(gòu); 用交流伺服主軸電機(jī), 通過(guò)具有高精度, 減震性能的同步齒形帶帶動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)。2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng):為了滿足進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí),被加工工件的最終位置的精 確度和輪廓精度, 此進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)必須具備高傳動(dòng)精度, 高靈敏度和 搞穩(wěn)定性, 所以橫向、 縱向進(jìn)給采用性能優(yōu)良的交流伺服電動(dòng)機(jī)直接 驅(qū)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)變速采用變頻器來(lái)調(diào)速,實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。3傳動(dòng)元件選用滾珠絲杠螺母副。 此元件具有傳動(dòng)效率高, 傳動(dòng)靈敏, 摩擦力小且不易產(chǎn)生滑行,壽命較長(zhǎng),又有可逆性,軸向精度較高, 施加預(yù)緊力后,可消除軸向間隙,反向時(shí)無(wú)空行程。 4導(dǎo)軌副

3、選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。它具有一定承載能力,剛性好且有良 良好導(dǎo)向精度。5刀架選用制動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。 6電機(jī)與絲杠的聯(lián)接方式采用聯(lián)軸器聯(lián)接,此聯(lián)接方式既有較大的扭 轉(zhuǎn)剛度, 而且能補(bǔ)償因同軸度及垂直誤差引起的干涉現(xiàn)象, 能過(guò)簡(jiǎn)化 結(jié)果,減少噪音,消除傳動(dòng)間隙,減少中間環(huán)節(jié)帶來(lái)的傳動(dòng)誤差,提 高傳動(dòng)剛度控制電路如圖所示 BK 系列機(jī)床控制變壓器 (以下簡(jiǎn)稱變壓器 在 BK 系列控制變壓器基礎(chǔ) 上, 我公司技術(shù)研發(fā)部門經(jīng)過(guò)多年來(lái)進(jìn)一步吸收國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu) 點(diǎn), 采用先進(jìn)工藝和嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)進(jìn)行制造, 并優(yōu)選國(guó)外先進(jìn)方法的接線 端子,具有性能優(yōu)良、工作可靠、耗能低、體積小、接線安全,適用 性廣等特點(diǎn),是一種理想

4、的變壓電源。適用于 5060Hz ,額定電壓 不超過(guò) 1000V 的交流 電路中,作為機(jī)床和機(jī)械設(shè)備的控制電源,工 作照明及信號(hào)燈電源;也可作為小型動(dòng)力電源使用。BK 變壓器按結(jié)構(gòu)可分為殼式,按安裝方式可分為立式 BK150變壓器是用來(lái)控制接觸器和電磁閥的 線圈電壓為 220V用途及概況 RDK (BK 系列 控制變壓器 是在國(guó)內(nèi) BK 系列控制變壓器基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)多年來(lái)進(jìn)一步吸收國(guó)內(nèi)外 同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn),采用先進(jìn)工藝和嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)進(jìn)行制造,并優(yōu)選國(guó)外先進(jìn)方法的接線端子,具有性能優(yōu)良、 工作可靠、很低、體積小、接線安全、適用性廣等特點(diǎn),是一種理想的變壓電源。本公司 RBK 變壓器獲國(guó) 家專利產(chǎn)品稱號(hào)。

5、 RDK (BK 系列控制變壓器(以下簡(jiǎn)稱變壓器,適用于 5060Hz,額定電源電壓不 超過(guò) 1000V 的交流電路中,作為機(jī)床和機(jī)械設(shè)備的控制電源,工作照明及信號(hào)燈電源;也可作為小型動(dòng)力 電源作用。二、工作環(huán)境使用條件 1、海拔高度不超過(guò) 2000m ; 2、最高環(huán)境溫度為 +40,最高月平均氣溫 不大于 +30,年平均氣溫不大于 +20; 3、空氣相對(duì)濕度不大于 95%; 4、環(huán)境空氣中 , 不含有腐蝕金屬和 破壞絕緣的有害氣體或塵埃 ; 使用中 , 不得使變壓器受到水、 雨、 雪的侵蝕; 5、 電源電壓波形近似于正弦波。 注意事項(xiàng):1、購(gòu)買前,先估算好您所用的電器總?cè)萘?并選用有相當(dāng)容量

6、的變壓器,確保瞬時(shí)起動(dòng)時(shí)不燒 壞變壓器。 2、本變壓器嚴(yán)格按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)。當(dāng)您使用多繞組(多控制電壓的變壓器時(shí),容量 應(yīng)按電壓比相應(yīng)增加變壓器容量,以免燒壞變壓器。 3、安裝前,應(yīng)仔細(xì)校核銘牌所列各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否符合您 的要求,確認(rèn)無(wú)誤后,方可安裝使用。 4、通電工作后,變壓器鐵心和線圈將發(fā)熱(但溫升不超過(guò) 80 屬正?，F(xiàn)象,若溫升超過(guò) 80,甚至冒煙,則應(yīng)切斷電源開(kāi)關(guān),重新檢查您所用的電器容量。 5、在運(yùn)輸 中,應(yīng)盡可能避免碰撞,切勿受潮,使用時(shí),請(qǐng)注意維護(hù),以保護(hù)變壓器使用壽命 這是數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的核心。 其余各部分都由該裝置發(fā)出指令, 并 根據(jù)接收各部分的反饋信號(hào),按照情況發(fā)出新的

7、指令。目前,數(shù)控裝 置采用的是數(shù)字計(jì)算機(jī), 數(shù)控軟件是一種特殊的操作系統(tǒng), 是用于機(jī) 床實(shí)時(shí)控制的操作系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的特性主要表現(xiàn)在軟件的不同 可編程序接口該部分用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的強(qiáng)電控制, 也就是執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的 T 功能 (選刀與換刀 和 (輔助 功能。 步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的啟動(dòng)和停止的機(jī)構(gòu),本設(shè)計(jì)中采用直接開(kāi)停電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸的啟動(dòng)和停 止。 特征與用途外徑 60,厚度 25,電源電壓 5V 。分辨率有 25P/R,50P/R,50P/R,100P/R等可選,輸出信號(hào)為 A 、 B 兩相。 滾針與齒輪結(jié)合定位,轉(zhuǎn)動(dòng)手感好,齒輪經(jīng)久耐用,抗干擾能力強(qiáng),可長(zhǎng)距離 傳輸。多種輸出電路可選

8、(L 驅(qū)動(dòng)器輸出, E 電壓輸出,出線方式為接線端子后出。 適用于數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械零位補(bǔ)正和信號(hào)分割等行業(yè)。超薄型設(shè)計(jì),適用于手動(dòng)操作的數(shù)控機(jī)床。分辨率有 25P/R、 50P/R與 100P/R。薄型、體輕、手感極佳。有多種電子輸出方式供選用。NC 設(shè)備中可長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。輸出信號(hào)為 A 、 B 相。用于數(shù)控機(jī)床零位補(bǔ)正和信號(hào)分割。一 :增量型旋轉(zhuǎn)編碼器, AB 兩相或 ABZ 三相。 通過(guò)旋轉(zhuǎn)的光柵盤和光耦產(chǎn)生可識(shí) 別方向的計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。400P/R-400脈沖每轉(zhuǎn)。 DC5-24V 供電。最大機(jī)械轉(zhuǎn)速 6000轉(zhuǎn) /分,響應(yīng)頻率: 0-20KHz ;二 :編碼器主體尺寸:38×

9、35.5mm; 軸 6×13mm; 軸外止動(dòng)平臺(tái)為:高 5mm , 20mm;固定空為:三個(gè) 3mm 螺絲孔成 120度分布或六個(gè) 3MM 螺絲孔成 60度分布,到圓心距離為 14mm ;三 :AB兩相輸出矩形正交脈沖,電路輸出為 NPN 集電極開(kāi)路輸出型,此種輸出 類型可以和帶內(nèi)部上拉電阻的單片機(jī)或者 PLC 直接相連,如 51單片機(jī)或者三菱 PLC (PLC 的輸入方式應(yīng)為開(kāi)關(guān)接到 0V 起作用,注意:如果編碼器不接到設(shè) 備上無(wú)法直接示波器示波 (集電極開(kāi)路輸出在沒(méi)有上拉電阻的時(shí)候, 是沒(méi)有電壓 輸出的如要示波請(qǐng)?jiān)?AB 兩相輸出上加上兩個(gè)上拉電阻;四 :用于測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)速度、

10、角度、加速度及長(zhǎng)度測(cè)量。五 : 適用于各種位移變化測(cè)量的智能控制、全自動(dòng)定長(zhǎng)自動(dòng)鍘皮機(jī)、鋼筋定長(zhǎng)裁剪控制器、民用的測(cè)身高人體秤、大學(xué)生比賽用機(jī)器人等。六 : 具有體積小、重量輕,安裝方便,性價(jià)比極高的顯著優(yōu)點(diǎn)。七 :A相, B 相, Vcc 正電源, V0地,屏蔽線。接線顏色產(chǎn)品銘牌上有明確標(biāo)注。八:AB 兩相輸出一定不要直接接 VCC ,否則,會(huì)燒輸出三極管。增量旋轉(zhuǎn)編碼器選型有哪些注意事項(xiàng)?應(yīng)注意三方面的參數(shù):1. 械安裝尺寸,包括定位止口,軸徑,安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體 積;工作環(huán)境防護(hù)等級(jí)是否滿足要求。2. 分辨率,即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù),是否滿足設(shè)計(jì)使用精度要求。3

11、.電氣接口,編碼器輸出方式常見(jiàn)有推拉輸出 (F型 HTL 格式 ,電壓輸出 (E, 集電極開(kāi)路 (C,常見(jiàn) C 為 NPN 型管輸出, C2為 PNP 型管輸出 ,長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器輸 出。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。如何使用增量編碼器?1,增量型旋轉(zhuǎn)編碼器有分辨率的差異,使用每圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)來(lái)計(jì)量,數(shù)目從 6到 5400或更高,脈沖數(shù)越多,分辨率越高;這是選型的重要依據(jù)之一。 2,增量型編碼器通常有三路信號(hào)輸出 (差分有六路信號(hào) :A,B 和 Z ,一般采用 TTL 電平, A 脈沖在前, B 脈沖在后, A,B 脈沖相差 90度, 每圈發(fā)出一個(gè) Z 脈沖, 可作為參考機(jī)械零位。一般利

12、用 A 超前 B 或 B 超前 A 進(jìn)行判向,我公司增量型 編碼器定義為軸端看編碼器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn), A 超前 B 為 90°,反之逆時(shí)針旋 轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn) B 超前 A 為 90°。也有不相同的,要看產(chǎn)品說(shuō)明。3,使用 PLC 采集數(shù)據(jù),可選用高速計(jì)數(shù)模塊;使用工控機(jī)采集數(shù)據(jù),可選用高 速計(jì)數(shù)板卡;使用單片機(jī)采集數(shù)據(jù),建議選用帶光電耦合器的輸入端口。4,建議 B 脈沖做順向 (前向 脈沖, A 脈沖做逆向 (后向 脈沖, Z 原點(diǎn)零位脈沖。 5,在電子裝置中設(shè)立計(jì)數(shù)棧。接觸器是指供電中利用線圈流過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng), 使觸頭閉合, 以達(dá)到 控制負(fù)載的電器。 接觸器是一種用來(lái)接通或斷

13、開(kāi)帶負(fù)載的交直流主電 路或大容量控制電路的自動(dòng)化切換器, 主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī), 此外 也用于其他電力負(fù)載,如電熱器,電焊機(jī),照明設(shè)備,接觸器不僅能 接通和切斷電路, 而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。 接觸器控制容量 大。適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制 Autonics PS17-5DN (奧托尼克斯接近開(kāi)關(guān)!接近開(kāi)關(guān)是最常用的無(wú)接觸檢測(cè)的解決方案。 最常用的接近傳感器是 電感型的, 即通過(guò)電磁波, 來(lái)感應(yīng)經(jīng)過(guò)傳感器檢測(cè)面附近的金屬物體; 在實(shí)際應(yīng)用中, 這是一種針對(duì)于一到二英寸金屬物體檢測(cè)的非常簡(jiǎn)單 的應(yīng)用技術(shù)。AUTONICS(奧托尼克斯 全系列產(chǎn)品,型號(hào)齊全,價(jià)格低:高速計(jì)數(shù) 器、光纖傳感器、

14、轉(zhuǎn)速表、線速表、光電開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、計(jì)時(shí)器、 PID 溫控器、電壓表、電流表,光電傳感器, 微型光電傳感器,連接器、反射板,光纖,旋轉(zhuǎn)編碼器(絕對(duì)型(增量型, LCD 計(jì)數(shù)器,數(shù)顯計(jì)時(shí) /計(jì)數(shù)器, 預(yù)算計(jì)數(shù)器,模擬計(jì)時(shí)器,數(shù)顯計(jì)時(shí)器,LCD 計(jì)時(shí)器,插頭,插座, LCD 轉(zhuǎn)速表,線速度表,顯示單元,面板 表,多用面板表等 .AUTONICS 奧托尼克斯接近開(kāi)關(guān)型號(hào) 伺 服系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為開(kāi)環(huán)、 半閉環(huán)、 閉環(huán)驅(qū)動(dòng)。 該系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制,這類伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)點(diǎn)是從驅(qū)動(dòng)電機(jī) (常用交直流伺服電機(jī) 或 絲杠端引出, 通過(guò)檢測(cè)電機(jī)和絲杠旋轉(zhuǎn)角度來(lái)間接檢測(cè)工作臺(tái)的位移 量, 而不是直接檢測(cè)工作臺(tái)

15、的實(shí)際位置。 由于在半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括 或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié), 因此可獲得穩(wěn)定的控制性能, 其系統(tǒng)的 穩(wěn)定性雖不如開(kāi)環(huán)系統(tǒng),但比閉環(huán)要好。另外,由于在位置環(huán)內(nèi)各組 成環(huán)節(jié)的誤差可得到某種程度的糾正, 而位置環(huán)外的各環(huán)節(jié)如絲杠的 螺距誤差、齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差均難以消除。因此,其精度比開(kāi) 環(huán)要好,比閉環(huán)要差。但可對(duì)這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償,因而仍可獲得滿意 的精度。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高。 TDNC-1500數(shù)控車床可以采用交直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。直流電機(jī)結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、成本高、對(duì)其他設(shè)備易產(chǎn)生干擾。這些問(wèn)題的存在,限制了直 流伺服系統(tǒng)在高精度、 高性能要求伺服驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合的應(yīng)用。 針對(duì)

16、直流電 動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn), 人們一直在努力尋求以交流伺服電動(dòng)機(jī)取代具有機(jī)械換 向器和電刷的直流伺服電動(dòng)機(jī)的方法, 以滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域, 尤其是 高精度、 高性能伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的需要。 交流伺服系統(tǒng)除了具有穩(wěn)定性 好、快速性好、 精度高的特點(diǎn)外,與直流伺服電機(jī)系統(tǒng)相比有一系列 優(yōu)點(diǎn):交流電機(jī)不存在換向器圓周調(diào)速限制, 也不存在電樞元件中電 抗電勢(shì)數(shù)值限制,其轉(zhuǎn)速限制可以設(shè)計(jì)得比相同功率的直流電機(jī)高; 調(diào)速范圍寬,目前大多數(shù)的交流伺服電機(jī)的變速比可以達(dá)到 1:5000, 高性能的伺服電機(jī)的變速比已達(dá) 1:10000以上。滿足數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)調(diào) 速范圍寬、靜差率小的要求;矩頻特性好,交流電機(jī)為恒力矩輸出, 即在

17、其額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 并且具有轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力, 可克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。 滿 足機(jī)床伺服系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)相應(yīng)好、定位精度高的要求。綜上 所述選擇交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)PLC 在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用， 通常有兩種形式： 一種稱為內(nèi)裝式； 一種稱為獨(dú)立式。內(nèi)裝式 PLC 也稱集成式 PLC，采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)之初就將 NC 和 PLC 結(jié)合起來(lái)考慮， NC 和 PLC 之間的信號(hào)傳遞是在內(nèi)部總線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的， 因而有較高的較高交換速度和較 寬的信息通道。它們可以共用一個(gè) CPU 也可以是單獨(dú)的 CPU 這種結(jié)構(gòu)從軟硬件整體上考 慮, PLC 和

18、NC 之間沒(méi)有多余的導(dǎo)線連接, 增加了系統(tǒng)的可靠性, 而且 NC 和 PLC 之間易實(shí)現(xiàn) 許多高級(jí)功能。PLC 中的信息也能通過(guò) CNC 的顯示器顯示, 這種方式對(duì)于系統(tǒng)的使用具有 較大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)控系統(tǒng)一般都采用這種形式的 PLC。 PLC 在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用，通常有兩種形式：一種稱為內(nèi)裝式；一種稱 為獨(dú)立式。內(nèi)裝式 PLC 也稱集成式 PLC， 采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)， 在設(shè)計(jì)之初就將 NC 和 PLC 結(jié)合起來(lái)考慮，NC 和 PLC 之間的信號(hào) 傳遞是在內(nèi)部總線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的， 因而有較高的較高交換速度和較 寬的信息通道。 它們可以共用一個(gè) CPU 也可以是單獨(dú)的 CPU 這種結(jié) 構(gòu)從軟硬件整體上考慮, PLC 和 NC 之間沒(méi)有多余的導(dǎo)線連接, 增加 了系統(tǒng)的可靠性, 而且 NC 和 PLC 之間易實(shí)現(xiàn)許多高級(jí)功能。PLC 中 的信息也能通過(guò) CNC 的顯示器顯示, 這種方式對(duì)于系統(tǒng)的使用具有 較大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)控系統(tǒng)一般都采用這種形式的 PLC。 進(jìn)給驅(qū)動(dòng) 自 80 年代以來(lái)，隨著電子電力等各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代控制 理論的發(fā)展，在矢量控制算法方面的突破，原來(lái)一直困擾著交流電動(dòng) 機(jī)的問(wèn)題得以解決，交流伺服發(fā)展地越來(lái)越快。交流伺服系統(tǒng)除了具 有穩(wěn)定性好、快速性好、精度高的特點(diǎn)外，與直流伺服電機(jī)系統(tǒng)相比 有一系列優(yōu)點(diǎn):交流電機(jī)不存在換向器圓周調(diào)速限制，也不存在