龙门式数控钻床数控系统设计

GXF360 2017-06-20

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龙门式数控钻床数控系统设计

齐博，陈宏超

（沈阳机床股份有限公司中捷立加分公司，辽宁沈阳 110142）

摘要：设有数控系统并能通过数字信息技术对机床动作进行控制的机床称为数控机床。龙门式数控钻床是目前机械制造业保证产品高精度、高生产率、高质量的有效保证手段。而龙门式数控钻床性能的优良在一定程度上取决于数控系统的性能。

关键词：FANUC0i-TD；数控系统；方案

1 数控系统的设计方案

1.1 数控系统的组成

（1）数控系统控制各坐标轴移动是龙门式数控钻数控加工设备的核心部分，数控机床最基本的三个组成部分为：数控装置；输入输出装置；伺服驱动装置。数控装置最基本的组成部分为：I/O接口数据线；各部件控制线；运算器；存储器。I/O装置基本组成部件为：键盘；显示器；检测开关；指示灯；手控盒；数据接口。伺服系统的基本组成部件为：伺服电动机；伺服驱动器；反馈装置，如图1所示。

图1 数控系统的组成

（2）输入输出装置的主要功能为传输用于加工零部件的数控加工程序并能在面板或显示器上显示加工时系统的运行状态。数控系统主要通过数据运算控制或时序逻辑控制来实现对机械系统的速度、位置和角度的控制以及对机床温度、工作压力、液体及气体流量的控制。数控系统通过对伺服系统的控制来实现对机床运动的控制。控制流程为：①数控系统发出的指令信号；②该信号经数控模块的变换和放大；③伺服驱动装置得到指令控制伺服电机运转执行该指令；④伺服电动机运转实现了数控机床工作台等部件的移动；⑤通过预设的检测元件，将运动部件的位置、速度和角度等信息回传给数控系统，系统将收到的信息与发出指令相比较对偏差进行修正，保证了设备的精度。

1.2 数控系统的设计方案

FANUC0i-TD系统广泛的应用于数控机床。该系统是CNC、PMC、MMC三位一体的数控装置，具有最大控制4个轴的强大功能。结构上采用模块式结构，具有体积小，集成度高，可靠性高，性价比高的特点。因此本方案的数控系统采用FANUC0i-TD数控系统，该数控系统主要有以下三部分组成：①控制面板：包含了操作键盘和面板、彩色显示器、可供程序传输的多种接口；②电机与其相对应的伺服控制器或驱动器；③手控盒单元：包含了点动和手摇旋钮。为避免因距离不当所导致的信号衰减和失真问题，本设计将PMC安装在操作面板后，配以智能位置控制卡，保证系统运转稳定。

2 数控系统的硬件连接

数控单元包含了以下部分：①数控可编程控制器；②数控编程键盘；③手持单元；④机床控制面板；⑤伺服电机驱动系统，如图2所示。

图2 数控系统硬件连接图

数控系统与伺服系统之间是通过现场总线进行连接，并通过电机编码器的反馈构成位置的半闭环控制。机床运行时，操作人员通过控制面板向系统发布控制指令或加工程序，数控系统依据得到的指令和零件加工程序，经过内部的计算和对命令的处理，在发出逻辑控制指令的同时，向伺服系统控制指令，实现对机床的控制。因此为保证机床运行的可靠性，设计时应考虑接口的匹配性和可靠性。并应按照电气技术图进行连接。

3 PLC与数控系统

确保机床内部元件安装正确后，需对设备进行联机调试。首先按照设计功能需求，设计对应的PLC程序并调试。着重检测各执行元件、各输入输出信号的正确性。数控机床的PLC程序与数控系统中各部分的关系如图3所示。可以得出操作人在操作面板上的各项控制，要经过PLC程序传递给控制系统。数控机床的各项控制命令，也由PLC程序进行计算，并且按照控制要求发出控制指令。