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动龙门双轴组数控机床的设计

动龙门双轴组数控机床的设计 2011年12月03日 来源： 1 机床电气控制系统本文介绍的动龙门、双主轴、双轴组数控机床主要由机床操作面板(包括显示器)，X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2六个直线坐标轴(其中X1、X2为龙门同步轴)，双主轴及机床的液压、润滑、冷却系统等机床辅助功能组成。机床的电气系统包括数字控制系统(CNC)、伺服驱动系统、主轴变频调速系统及机床的输入/输出PLC控制系统等。数控系统主要完成人机对话操作和6个坐标轴、2个主轴及机床辅助装置的控制。该机床的坐标轴采用日本安川公司Σ系列的伺服驱动系统和伺服电动机，主轴变频调速系统采用日本安川公司626MC5系列驱动器和专用主轴变频调速电动机。由于该机床的控制轴数及多轴组的要求，其数控系统采用法国NUM1060Ⅱ型数控系统。2 NUM1060Ⅱ型数控系统NUM1060是NUM公司最高档的数控系统，也是世界上最高档的系统之一。该系统具有强大的功能及友好的界面。NUM1060Ⅱ型数控系统可以控制8个轴，四轴联动是基本配置。系统中的图形功能管理CNC面板显示和键盘，内存用来存储操作程序、PLC程序和用户文件。还提供了两个通信接口及RS232、RS485、RS422通信方式任意选择。此外，还具有强大的网络功能，为用户预留了网络接口。该机床应用了NUM1060很多强大的功能。多轴组功能 该机床具有双主轴，而且两个主轴要能够同时切削，这就要求系统具有双轴组功能。双轴组的控制优点就是系统内部具有两个相对的通道，每个通道都有相对独立的PLC、NC信息交换区，M代码、T代码及PLC变量和标志位。系统可在公共轴组方式和独立轴组方式间切换。当系统工作在公共轴组时，两个轴组具有相同的工作方式。当系统工作在独立轴组时，两个轴组可以有不同的工作方式，可独立操作。该机床把X1、Y1、Z1、X2放在轴组1中，把Y2、Z2放在轴组2中，机床的两个主轴分配到不同的轴组中。在不同的轴组中，两个主轴可以分别以自己的转速、方向同时或单独工作，而且在每个轴组中都可以实现系统给定的联动轴数。龙门同步功能 该机床为动龙门结构，且跨度较大，所以采用双驱动方式，这就要求两个伺服电动机保持同步。采用NUM数控系统的轴同步功能，即用两个轴口对两个电动机进行驱动，用NC软件来保证它们具有相同的加速度、速度环和位置环。3 NUM1060数控系统的PLCNUM1060系统为内置式PLC，使用NUM系统提供的输入/输出接口与外界进行数据交换，通过PLC的扫描周期刷新存储区内的数据，PLC读取外界数据是通过%I变量，而PLC向外界输出数据是通过%Q变量进行的。内置式PLC与NC之间则通过交换区交换数据，交换区中的内容是NC与PLC之间输入/输出的数据。NUM数控系统中PLC程序的编制采用梯形图形式，是梯形图语言和语句表语言的结合(即语句表指令可以直接写在梯形图上，不需要进行梯形图与语句表的相互转换)，并且其结构为多任务方式，特别适合于PLC比较复杂的程序。NUM提供了强大的PLC指令，PLC程序可以动态地在屏幕上显示。通过可以在WINDOWS系统下运行的PLCTOOL软件，可以实现在PC机上编好的程序与NC进行传输并实现在线监控。注：双轴组功能涉及的PLC变量： %W2.2 公共轴组与独立轴组切换 %W17.B 轴组选择，用于显示相应轴组数据 %Wg03.B 独立轴组工作方式选择(g=1～8为轴组号，下同) %Wg00.5 轴组g的M功能应答信号 %Wg01.2 独立轴组g的循环启动请求 %Wg01.1 独立轴组g的循环停止请求 %Wg02.B 轴组g的进给倍率 %Wg1E.W 轴组g要求应答的M功能编码 %Wg7C.L 轴组g的刀具号 同步轴功能涉及的PLC变量： %W4.4 轴同步信号 4 该机床的参数设定NUM1060的参数按数据类型可分为十六进制、三十二进制和十进制等几类。按功能可分为轴的配置、测量参数的设定、伺服控制参数的设定、行程设定、主轴参数设定、辅助功能参数、通信参数的设定、DISC轴参数的设定共8个方面。在参数设定的时候，通过这几个方面去设定，非常方便灵活，易学易用。注：双轴组功能相关的参数： P97 系统轴组数，该参数定义数控系统的轴组数 P0 被显示的轴，该参数定义数控系统被显示的轴 P2 测量轴，该参数定义数控系统测量轴 P3 伺服轴和插补轴，该参数定义数控系统伺服轴和插补轴 P5 轴组的机床配置，该参数定义轴组的机床类型 P9 轴分配到轴组，该参数用来将轴名与实际地址联系起来 同步轴功能的相关参数： P27 双轴关联定义，该参数用来将一从动轴分到相应的驱动轴 P28 同步轴的关联使能，该参数用来使能驱动轴和从动轴的同步 P24 同步轴的对称性，该参数用来指定一个轴允许的同步误差、校正系数和最大同步误差 通过对上述参数的设定，这台动龙门双轴组的数控机床已基本上具有了它相应的功能。5 该机床工件编程所注意的问题多轴组的加工程序是由对应于每个轴组的程序组合而成。每一程序都有一个共同的基本序号，其后跟一个指定轴组用的索引号。加工程序的子程序不需要索引号。此外对于本机床还有一个特殊的指令，即G78轴组同步功能，因为同步轴放在轴组1中，所以轴组同步在程序编制过程中一定要注意。例如：%8.1 轴组1的程序序号 N10… N20… M30… N40 G78 Q1 N50… N60… N70 G78 Q2 P1.2 等待%8.2中的Q1 N80… %8.2 轴组2的程序序号 N10… N20… N30… N40 G78 P1.1 等待%8.1中的Q1 N50… N60… N70 G78 Q1 N80… N90 G78 P2.1 当程序%8.1中出现标志1的时候，%8.2中N40才会往下运行，而%8.2中出现标志1时，%8.1中N70才会往下运行。%8.1中出现标志2时%8.2中N90才会往下运行。这台动龙门双轴组机床的主要功能和控制均由上面几个方面完成，其中PLC的处理更是这台机床必不可少的。处理好了上面这些参数、变量，双轴组龙门同步的机床便可以正常工作。这台动龙门双轴组数迭机床已经过有关部门的鉴定。实践表明，NUM1060Ⅱ型数控系统在这台机床上的应用是成功的，对今后使用NUM1000系列数控系统有一定的借鉴作用，也对今后同类数控机床的开发奠定了良好的基础。(end)

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