1、在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)： :/教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：第九章數(shù)控機床控制技術(shù)應(yīng)用實例第一節(jié)車床數(shù)控改造第二節(jié)加工中心換刀PLC控制流程第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制第四節(jié)基于定位模塊的PLC位置控制第一節(jié)車床數(shù)控改造一、機械結(jié)構(gòu)改造第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-1改造后C618傳動鏈?zhǔn)疽鈭D1Z軸步進電動機2主軸脈沖編碼器3主軸箱4溜板箱5刀架滑板6電動刀架7尾座8Z軸滾珠絲杠9床身10X軸滾珠絲杠11X軸步進電動機第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-2Z軸步進電動機與滾珠絲杠的安裝1步進電動機2同步齒形帶3箱體4聯(lián)軸器5滾珠絲杠螺母副6支承座第一節(jié)

2、車床數(shù)控改造圖9-3主軸脈沖編碼器的安裝1主軸脈沖編碼器2悶頭3主軸4主軸箱第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-4LD4系列電動刀架a)外觀b)開關(guān)布置1罩殼2刀臺3刀架座4刀架電動機5霍爾開關(guān)6永久磁鐵第一節(jié)車床數(shù)控改造二、數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)采用上海開通數(shù)控公司KT400T經(jīng)濟型車床數(shù)控系統(tǒng)。(1)CRT1)操作方式表。2)現(xiàn)行的操作方式。3)正在執(zhí)行的程序和程序段。4)正在編輯的程序和程序段。第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-5KT400T系統(tǒng)面板1CRT2數(shù)字及符號鍵3字母鍵4輸入鍵5功能鍵6循環(huán)停止鍵7復(fù)位鍵8循環(huán)啟動鍵9進給倍率修調(diào)鍵10主軸速度修調(diào)鍵11手動方向鍵第一節(jié)車床數(shù)控改造5)裝入存儲器內(nèi)的程序分

3、配表。6)軸坐標(biāo)值。7)跟隨誤差。8)進給率、主軸轉(zhuǎn)速和現(xiàn)在執(zhí)行的功能。9)刀具表。10)出錯代碼。(2)功能鍵1)操作方式鍵(OPERATE MODE)。第一節(jié)車床數(shù)控改造2)顯示方式鍵(DISPLAY MODE)。3)前后移動鍵(和)。4)刪除鍵(DELETE)。5)檢索鍵(RECALL)。6)下一步鍵(NEXT)。7)清除鍵(CLEAR)。(3)輸入鍵 (ENTER)將數(shù)據(jù)輸入到CNC存儲器內(nèi)。(4)循環(huán)啟動鍵 (START)按下循環(huán)啟動鍵，系統(tǒng)開始運行程序，機床進入自動加工狀態(tài)。(5)循環(huán)停止鍵 (STOP)按下循環(huán)停止鍵，系統(tǒng)停止執(zhí)行正在加工的程序段。(6)復(fù)位鍵 (RESET)使數(shù)

4、控系統(tǒng)回到初始條件。第一節(jié)車床數(shù)控改造(7)主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)鍵使已編入程序的主軸轉(zhuǎn)速能按百分比修調(diào)(當(dāng)主軸采用獨立的手動排檔變速時，該功能無效)。(8)進給速度倍率修調(diào)鍵用于修調(diào)已編入程序中的進給速度，以及在各種不同手動方式時的進給速度(連續(xù)、增量和手搖脈沖發(fā)生器)。(9)手動方向鍵手動操作時用于移動X或Z軸的正、負(fù)方向。第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-6KT400T系統(tǒng)背面示意圖1A1端口2I/O1端口3I/O2端口4A3端口5A4端口6A5端口第一節(jié)車床數(shù)控改造1)A1端口為X軸脈沖輸出，9芯連接器。2)A3端口為Z軸脈沖輸出，9芯連接器。3)A4端口為主軸編碼器和手搖脈沖發(fā)生器信號輸入，15芯連接器

5、。4)I/O1端口為強電箱的輸入和輸出信號，37芯連接器。5)I/O2端口為強電箱輸入和輸出信號，25芯連接器。6)A5端口為RS2332C(V24)9芯連接器。三、機床操作面板在KT400T數(shù)控系統(tǒng)面板上已集成了機床操作按鍵，為適應(yīng)操作需要，另設(shè)機床操作面板，如圖97所示。第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-7機床操作面板1急停按鈕2主軸正轉(zhuǎn)(SB7)、 反轉(zhuǎn)(SB8)、 停(SB6)按鈕3X軸正向(SB2)、 負(fù)向(SB3)按鈕4Z軸正向(SB4)、負(fù)向(SB5)按鈕5切削液開/關(guān)(SB1)按鈕6循環(huán)停止STOP(SB9)按鈕7循環(huán)啟動START(SB10)按鈕第一節(jié)車床數(shù)控改造四、進給驅(qū)動及步進電動

6、機步進電動機采用110BYG550系列五相步進電動機，步距角036/072，其中，Z軸步進電動機轉(zhuǎn)矩為12Nm，X軸為9Nm。第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-8KT300步進驅(qū)動裝置1脈沖信號指示燈2電源指示燈3控制信號輸入插座4電源輸入接線端子5步進電動機驅(qū)動電源接線端子第一節(jié)車床數(shù)控改造表9-1KT300性能指標(biāo)第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-9KT400-T與KT300的連接五、電氣控制第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-10電源配置第一節(jié)車床數(shù)控改造2. I/O信號圖9-11I/O定義a)I/O1b)I/O2第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-12主軸及刀架控制a)控制線路b)主電路第一節(jié)車床數(shù)控改造六、調(diào)試系統(tǒng)參數(shù)P0P1

7、20涉及到有關(guān)坐標(biāo)軸參數(shù)、驅(qū)動特性參數(shù)等，調(diào)整好這些參數(shù)，將有利于機床的正常運行。(1)限位P21、P22參數(shù)為X軸正向和負(fù)向軟限位值，最大值為+8388mm和-8388mm。(2)反向間隙P23參數(shù)設(shè)定X軸反向間隙，最大設(shè)置至255，單位為脈沖。第一節(jié)車床數(shù)控改造圖9-13機床參考點第一節(jié)車床數(shù)控改造(3)機床參考點本機床X軸和Z軸各采用一個行程開關(guān)和接近開關(guān)作為參考點時的減速開關(guān)和參考點基準(zhǔn)開關(guān)，并由P94參數(shù)確定。(1)G00方式時的自動升降速控制P27P31、P32及P107參數(shù)為X軸第1步至第5步的起跳頻率，第6步至第9步至第16步的起跳頻率。圖9-14X軸和Z軸的升降速曲線第一節(jié)車

8、床數(shù)控改造(2)X軸最大可編程序切削進給率由于切削進給(G01、G02/G03)無加減速度控制，P24參數(shù)應(yīng)根據(jù)機床X軸步進電動機的實際起跳頻率設(shè)定，以保證不失步。(3)Z軸升降速P117參數(shù)為螺紋切削時，Z軸升降速的調(diào)節(jié)量。第二節(jié)加工中心換刀PLC控制流程圖9-15立式加工中心回轉(zhuǎn)式刀庫配置1立柱2刀套3回轉(zhuǎn)式刀庫4機械手操縱機構(gòu)5主軸箱6機械手第二節(jié)加工中心換刀PLC控制流程一、回轉(zhuǎn)式刀庫的換刀過程圖915所示為立式加工中心配置回轉(zhuǎn)式刀庫的示意圖。二、主軸緊刀、松刀及準(zhǔn)停圖9-16立式加工中心主軸1主軸緊刀、松刀液壓缸2主軸準(zhǔn)停磁性開關(guān)3碟形彈簧4拉桿5主軸6刀柄第二節(jié)加工中心換刀PLC控

9、制流程1.緊刀、松刀三、刀庫選刀圖917為回轉(zhuǎn)式刀庫結(jié)構(gòu)組成，圖918為該刀庫選刀及刀套翻轉(zhuǎn)示意圖。圖9-17回轉(zhuǎn)式刀庫結(jié)構(gòu)a)組成b)刀套1撥叉2滾子3銷軸4刀套5滾道6固定盤7回轉(zhuǎn)刀盤8蝸桿蝸輪9定軸10滾輪11彈簧12螺紋套13球頭銷14刀柄第二節(jié)加工中心換刀PLC控制流程圖9-18選刀及刀套翻轉(zhuǎn)示意圖1刀套翻轉(zhuǎn)液壓缸2撥叉3滾子4銷軸5滾輪6刀套7固定盤第二節(jié)加工中心換刀PLC控制流程四、機械手拔刀、交換及插刀機械手結(jié)構(gòu)如圖919所示。第二節(jié)加工中心換刀PLC控制流程圖9-19機械手結(jié)構(gòu)a)組成b)傳動盤和連接盤1插刀、拔刀液壓缸2齒輪13抓刀液壓缸4連接盤15傳動盤6連接盤27齒輪2

10、8換刀液壓缸9機械手臂軸10機械手11插刀、拔刀液壓缸活塞桿12傳動盤上端銷子13傳動盤下端銷子第二節(jié)加工中心換刀PLC控制流程圖9-20換刀流程第二節(jié)加工中心換刀PLC控制流程五、換刀流程根據(jù)上述的刀庫、機械手和主軸的聯(lián)動，得到換刀流程如圖920所示，換刀液壓系統(tǒng)如圖921所示。圖9-21換刀液壓系統(tǒng)第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制一、機床簡介XH714立式加工中心是一種中小規(guī)格、高效通用的數(shù)控機床。圖9-22XH714立式加工中心1CRT/MDI及機床操作面板2主軸3主軸箱4主軸氣缸5主軸電動機6Z軸伺服電動機7電器控制柜8回轉(zhuǎn)刀庫9X軸伺服電動機10Y軸伺服電動機第三節(jié)XH714立式

11、加工中心電氣控制圖9-23XH714傳動鏈圖1斗笠式刀庫2同步齒形帶輪13碟形彈簧4拉桿5主軸拉桿氣缸6同步齒形帶7同步齒形帶輪28主軸電動機9Z軸伺服電動機10彈性膜片聯(lián)軸器11Z軸滾珠絲杠螺母副12主軸13Y軸伺服電動機14Y軸滾珠絲杠螺母副15X軸伺服電動機16X軸滾珠絲杠螺母副第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-24電氣控制柜元器件布置1輸入/輸出接線端子 (1)2CNC單元3I/O單元4X、 Y、 Z軸伺服驅(qū)動單元5主軸驅(qū)動裝置6I/O接線端子板7開關(guān)電源8外接再生電阻9壓敏電阻10輸入/輸出接線端子 (2)11機床控制變壓器12中間繼電器13接觸器14阻容吸收元件15斷路器1

12、6熔斷器第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制二、數(shù)控系統(tǒng)機床采用的MELDAS 50數(shù)控系統(tǒng)具有如下特點：1)采用32bit RISC(精簡指令微處理器)的超小型數(shù)控裝置。2)利用高速串行方式與高性能的伺服系統(tǒng)連接，實現(xiàn)了全數(shù)字式的控制方式，對應(yīng)于最大的NC軸數(shù)為4根伺服軸+2根主軸+2根PLC軸。第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制3)通過數(shù)據(jù)總線，實現(xiàn)與I/O裝置的配置，并可在數(shù)控系統(tǒng)的MDI(手動數(shù)據(jù)輸入)面板上進行梯形圖開發(fā)，無需專用梯形圖編程器。表9-2MELDAS 50數(shù)控系統(tǒng)部分性能第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-25MELDAS50控制單元示意圖第三節(jié)XH714立式加

13、工中心電氣控制圖9-26MELDAS50通信終端系統(tǒng)面板1CRT2字母鍵3功能鍵4數(shù)字、符號鍵5輸入鍵6光標(biāo)鍵7復(fù)位鍵8菜單鍵(軟鍵)第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制1)MONTITOR鍵。2)TOOL PARAM鍵。3)EDIT MDI鍵。4)DIAGN IN/OUT鍵。5)SFG鍵。6)FO功能鍵。三、伺服系統(tǒng)第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-27MDS-A-SVJ驅(qū)動單元及HA交流伺服電動機1操作狀態(tài)及報警顯示窗口2運行狀態(tài)指示燈3電源接線盒(U、V、W和R、S、T)4電動機電源連接座5編碼器信號連接座第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-28系統(tǒng)連接圖第三節(jié)XH714立

14、式加工中心電氣控制表9-3伺 服 參 數(shù)第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-29MELDAS 50CNC伺服監(jiān)控CRT顯示第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制表9-4MELDAS 50CNC伺服監(jiān)控說明第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-30I/O單元第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制1.機床操作面板信號輸出(1)TYPE方式通過光電閱讀機，運行穿孔紙帶上的程序。圖9-31機床操作面板a)面板布置b)模式選擇開關(guān)第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制(2)MEM方式MEM為自動運行存儲器中的程序。(3)MDI方式MDI為手動數(shù)據(jù)輸入方式。(4)JOG方式JOG為手動連續(xù)運動。(5)

15、HANDLE方式HANDLE為手輪操作方式。圖9-32面板上開關(guān)至I/O單元DI-L口的輸入信號第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制(6)RAPID方式RAPID為快速運動方式。(7)ZRN方式ZRN為回參考點方式。1)主軸箱在Z向運動至換刀點(SQ10)，主軸定向。2)低速力矩電動機通過槽輪機構(gòu)以實現(xiàn)刀盤的分度，將刀盤上空刀座轉(zhuǎn)到預(yù)定位置。3)刀庫氣缸活塞推出，將刀盤上的空刀座送至主軸正下方(SQ7)，刀座上的卡爪抓住刀柄。4)主軸拉桿上移(SQ9)，主軸松刀，松刀結(jié)束后，主軸箱上移，原主軸中的刀具卸留在刀盤的空刀座內(nèi)。第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-33斗笠式刀庫換刀示意圖1刀盤

16、2分度輪3導(dǎo)軌滑座 (和刀盤固定)4氣缸 (缸體固定在機架上， 活塞與導(dǎo)軌滑座連接)5刀盤電動機6機架 (固定在機床立柱上)7圓柱滾動導(dǎo)軌8刀夾9主軸箱10定向鍵11彈簧12銷軸第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-34換刀控制的輸入/輸出信號a)輸入信號b)輸出信號第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制圖9-35換刀控制電路和主電路a)控制電路b)主電路第三節(jié)XH714立式加工中心電氣控制5)刀盤再次分度，將刀盤上被選定的刀具轉(zhuǎn)到主軸正下方。6)主軸下移(SQ10)，刀具插入主軸，主軸拉桿下移(SQ8)，主軸緊刀。7)刀庫氣缸活塞緊縮回(SQ6)，刀盤復(fù)位。表9-5ATC功能五、電源第三節(jié)

17、XH714立式加工中心電氣控制機床從外部動力線獲得三相交流380V后，在電控柜中進行再分配，經(jīng)變壓器TC1獲得三相AC200230V主軸及進給伺服驅(qū)動裝置電源；經(jīng)變壓器TC2獲得單相AC110V數(shù)控系統(tǒng)電源、單相AC100V交流接觸器線圈電源；經(jīng)開關(guān)電源VC1和VC2獲得DC+24V穩(wěn)壓電源，作為I/O電源和中間繼電器線圈電源；同時進行電源保護，如熔斷器、斷路器等。圖9-36電源配置第四節(jié)基于定位模塊的PLC位置控制一、概述可編程序控制器除了實現(xiàn)開關(guān)邏輯控制外，通過擴展模塊，如高速計數(shù)器模塊、定位模塊等可實現(xiàn)各種特定控制功能，其中，定位模塊就是能實現(xiàn)位置功能的一個模塊。圖9-37PLC定位模塊

18、控制框圖二、實例第四節(jié)基于定位模塊的PLC位置控制圖9-38三菱FX2N可編程控制器、FX-1PG定位模塊和SV-J2交流伺服驅(qū)動組成的伺服系統(tǒng)第四節(jié)基于定位模塊的PLC位置控制圖9-39接口示意圖第四節(jié)基于定位模塊的PLC位置控制圖9-40回參考點示意圖第四節(jié)基于定位模塊的PLC位置控制圖9-41定位控制1)分析原設(shè)備的結(jié)構(gòu)，確定需改造的部位。第四節(jié)基于定位模塊的PLC位置控制2)確定傳動鏈的改造方案。3)確定電氣控制方案。4)針對設(shè)備的應(yīng)用場合，確定是采用自行開發(fā)的控制系統(tǒng)，還是采用現(xiàn)成的數(shù)控系統(tǒng)。5)根據(jù)設(shè)備的技術(shù)資料，經(jīng)必要的設(shè)計計算，確定驅(qū)動裝置及驅(qū)動電動機的功率、力矩等參數(shù)。6)熟悉數(shù)控系統(tǒng)各接口信號的定義，根據(jù)機床的I/O功能，確定機床的操作開關(guān)及布置方式。7)根據(jù)各電氣裝置的功率、電壓、電流等級，確定合適的電源配置。8)熟悉數(shù)控系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，在機床調(diào)試時，通過優(yōu)化參數(shù)設(shè)置，使機床調(diào)整到最佳運行狀態(tài)。第四節(jié)基于定位模塊的PLC位置控制1)數(shù)控系統(tǒng)接口的定義，信號性質(zhì)，如模擬量、數(shù)字量等。2)位置反饋采用的檢測裝置、安裝形式及信號處理。3)數(shù)控系統(tǒng)與驅(qū)動裝置之間的信號連接及定義。4)熟悉常規(guī)伺服參數(shù)的定義、作用及數(shù)據(jù)選擇范圍。5)對機床的開關(guān)量控制，要對控制對象的動作順序有相當(dāng)?shù)牧私猓绲稁爝x刀、機械手換刀及回轉(zhuǎn)工作臺定位等。1.機床數(shù)控化