數(shù)控系統(tǒng)改造的總體設(shè)計
　　
　　由于要求改造周短,SIEMENS和FANUC數(shù)控系統(tǒng)定貨周期長（四周以上）,NUM數(shù)控系統(tǒng)1040有現(xiàn)貨,使用要求操作界面為中文,在1040的基礎(chǔ)上增加一臺PC及其操作鍵盤、鼠標、14’彩色液晶顯示器、40G硬盤、遠程16輸入/16輸出模塊二個、遠程16輸入模塊一個、帶繼電器的24輸出模塊二個、電子手輪一個。
　　
　　為了節(jié)約改造投資,原機床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)、主軸電機和X,Y,Z,B軸進給驅(qū)動系統(tǒng)和電機、液壓和潤滑系統(tǒng)保持不變。
　　
　　更換原機床有泄漏的冷卻泵。
　　
　　為了方便操作工人對刀,給原機床增加一個電子手輪。
　　
　　原機床全部為交流110V液壓閥,保留110V交流變壓器,由帶繼電器的PLC輸出控制液壓電磁閥。
　　
　　為防止直流24V干擾數(shù)控系統(tǒng),專門設(shè)計一個24V的開關(guān)電源供NUM1040使用,為此增加一個交流380V/220V的變壓器。原機床的24V直流電源仍然為外部（除數(shù)控系統(tǒng)以外）使用。
　　
　　電路設(shè)計與安裝調(diào)試
　　
　　液壓控制
　　
　　在機床操作面板上增加“液壓啟動”和“液壓關(guān)閉”兩個按鈕,“液壓啟動”使用常開觸點（線號1305,13060）,“液壓關(guān)閉”常閉觸點（線號1303,1305）,連接方法與原圖一致。將原圖中的“CNC準備好”觸點（線號1308,1309）短路,在原電路圖中3CR觸點（線號1321）處串入一個由PLC控制輸出的繼電器常開觸點,作為CNC工作正常的條件,為伺服驅(qū)動電源接通（2PC）而自保（在主啟動1CR釋放時保持2PC吸合）。
　　
　　伺服控制
　　
　　各伺服軸的連接中:
　　
　　通道A連接HEIDENHAIN光柵測量尺U1信號。
　　
　　通道A*連接HEIDENHAIN光柵測量尺U1*信號。
　　
　　通道B連接HEIDENHAIN光柵測量尺U2信號。
　　
　　通道B*連接HEIDENHAIN光柵測量尺U2*信號。
　　
　　通道Z連接HEIDENHAIN光柵測量尺U0信號。
　　
　　通道Z*連接HEIDENHAIN光柵測量尺U0*信號。
　　
　　Y軸帶有由液壓電磁閥控制的抱閘（不是電機抱閘）,安裝在Y軸絲杠底部,其原理是液壓沒有啟動時靠彈簧力量將絲杠頂住,絲杠不能旋轉(zhuǎn)。一旦液壓啟動克服彈簧力,絲杠可以旋轉(zhuǎn)。所以抱閘只受液壓啟動或者停止控制,只要機床接通的3CR吸合,Y軸的抱閘就松開。抱閘的一端連接110V交流電零線1302,另外一端連接液壓啟動控制的接觸器1M的觸點1325。
　　
　　在機床回參考點時考慮到安全問題,首先Z軸回參考點,即Z軸離開主軸方向一定距離,然后別的軸再回參考點。為了方便加工使用,除B軸以外,X,Y,Z軸的零點都不在參考點開關(guān)附近,而是偏移了一定距離。
　　
　　B軸沒有參考點開關(guān),回參考點時以零脈沖作為參考點,所以參考點的實際位置與圓光柵的安裝位置有關(guān),更換圓光柵測量系統(tǒng)時要注意安裝位置,同時注意修改B軸參考點的偏移量大小。
　　
　　另外B軸電機帶有抱閘,直流24V電源一通就松開B軸電機抱閘。
　　
　　主軸還通過齒輪連接了另外一個1000線的編碼器,作為主軸定向時使用,主軸定向可以定在任意角度（M19ECOxx,xx為角度）,在精鏜孔退刀時使用。
　　
　　主軸采用油霧潤滑。
　　
　　手搖脈沖發(fā)生器的端子22,23串聯(lián)到急停線路中。手搖脈沖發(fā)生器的端子20,24連接到PLC,只有該端子接通（按鈕按下）時手搖脈沖發(fā)生器才起作用。
　　
　　PLC輸入輸出配置
　　
　　輸入配置:
　　
　　32輸入模塊共2塊,合計64個輸入點。
　　
　　16輸入/16輸出遠程模塊2塊合計32個輸入點,32個輸出點。
　　
　　32輸入遠程模塊1塊,32個輸入點。
　　
　　總計配置輸入點128個。
　　
　　輸出配置:
　　
　　除上面遠程模塊的輸出32個點外,還有24輸出模塊2塊,合計48個輸出點?？傆嬇渲幂敵鳇c80個。
　　
　　用戶PLC程序設(shè)計
　　
　　NUM數(shù)控系統(tǒng)軟件介紹
　　
　　PLCTool:它包括MachineManager和PLCTool兩個部分,前者負責(zé)傳送PLC程序、加工程序、工具表、螺距誤差補償和機床參數(shù)。后者負責(zé)編輯PLC梯形圖。
　　
　　BackUp:負責(zé)備份數(shù)據(jù)（自動全部備份,不用選項）。
　　
　　Editpp:負責(zé)編輯加工程序。
　　
　　SetTool:負責(zé)調(diào)整參數(shù)。
　　
　　MMITool:人機界面定義（自做人機界面用）。
　　
　　NUMCom:PC與1040數(shù)控系統(tǒng)通信、公共協(xié)議通信用。
　　
　　NUM數(shù)控系統(tǒng)PLC的主要軟件模塊
　　
　　%INI:系統(tǒng)初始化模塊,只在系統(tǒng)上電時執(zhí)行一次。
　　
　　%TS0:主任務(wù)模塊（掃描時間20ms）,調(diào)用子程序模塊
　　
　　%TS1-TS5:系統(tǒng)任務(wù)模塊（掃描時間100ms）%TF0-TF15:背景任務(wù)及用戶界面模塊（處理圖形顯示等）
　　
　　%SP0-SP255:子程序模塊
　　
　　%TH0-TH15:快速中斷處理模塊
　　
　　%99999:報警文本
　　
　　NUM數(shù)控系統(tǒng)使用的PLC變量
　　
　　%M（0-7FFF*8bit）:中間變量,斷電保持?？梢员硎緸镸0.0,M0.B,M0.W,M0.L（分別為位,字節(jié),字和長字）。
　　
　　%V（0-7FFF*8bit）:中間變量,斷電不保持。可以表示為V0.0,V0.B,V0.W,V0.L（分別為位,字節(jié),字和長字）。
　　
　　%I:輸入變量
　　
　　%Q:輸出變量
　　
　　%R:讀CNC變量
　　
　　%W:寫CNC變量
　　
　　NUM的延時類型
　　
　　通電延時:Ton
　　
　　斷電延時:Toff
　　
　　脈沖延時:Tp（保持導(dǎo)通時間,可變）
　　
　　PLC用戶程序
　　
　　用戶PLC程序主要包括:（1）液壓啟動/停止和機床各軸的運動;（2）手動/自動工作臺交換;（4）主軸定向和換檔;（3）手動/自動換刀;（5）報警文本。
　　
　　注意:（1）33=（刀位65+1）/2;（2）步數(shù)即刀鏈旋轉(zhuǎn)的刀位數(shù)。
　　
　　自動換刀是加工中心的一個重要功能,T-30加工中心刀庫有65個刀位,刀鏈按zui短路徑將要交換的刀送到換刀位置,用新刀號（欲換的刀位號）和舊刀號（當前主軸位置的刀號）之間的關(guān)系計算出刀鏈的運動方向和運動步數(shù),通過機械手實現(xiàn)送刀和還刀動作。
　　
　　調(diào)試中解決的主要技術(shù)問題
　　
　　Y軸下滑問題
　　
　　改造前T-30加工中心當液壓關(guān)閉時Y軸由于受重力影響會下滑大約15u左右,使用中可能造成刀具損壞。改造過程中經(jīng)過打表測量和檢查,發(fā)現(xiàn)在液壓停止時Y軸絲杠會旋轉(zhuǎn)一個角度,原因是液壓關(guān)閉時Y軸制動器的彈簧起作用,由于絲杠底座背帽擰得不緊（存在間隙）,在彈簧力作用下造成絲杠旋轉(zhuǎn),帶動Y軸下滑。擰緊背帽,在關(guān)閉液壓時打表測量Y軸下滑<5u,達到允許的范圍。
　　
　　X,Y,Z軸參考點開關(guān)信號極性問題
　　
　　原T-30加工中心X,Y,Z軸參考點開關(guān)使用的是負極性接近開關(guān),即達到參考點開關(guān)時電平（0V）,而NUM數(shù)控系統(tǒng)對參考點開關(guān)信號的要求是正極性,為了適應(yīng)這一要求,我們?yōu)槊恳粋€軸增加了一個帶常閉觸點的繼電器。
　　
　　將繼電器的A,B端子（線圈）串入接近開關(guān)電路中,靜態(tài)時繼電器吸合,D端輸出低電平（0V）,當接近開關(guān)起作用時,Uab=0V,繼電器失電,常閉觸點閉合,Ud=24V,輸出高電平,滿足NUM數(shù)控系統(tǒng)對參考點開關(guān)信號的要求。
　　
　　由于B軸在回參考點時沒有使用參考點開關(guān)信號,而是用零脈沖信號作為參考點信號,所以不存在極性轉(zhuǎn)換問題。
　　
　　冷卻液不暢通問題的解決
　　
　　原機床從主軸端孔（9個）中噴冷卻液,由于多年的使用加之冷卻液不干凈,9個端孔有7個堵塞,工件冷卻效果差,根據(jù)用戶恢復(fù)冷卻液噴孔的要求,我們打開主軸端蓋,*清除環(huán)行槽中的臟物,使9個端孔都能夠噴射冷卻液。
　　
　　原機床的冷卻泵經(jīng)過多年的使用出現(xiàn)泄漏,造成冷卻壓力達不到要求,我們用一只潛水泵代替原冷卻泵,原3×380V的電源改成單相220V電源,增加了一只電源變壓器以滿足使用要求。
　　
　　交換工作臺出現(xiàn)問題的解決
　　
　　在交換工作臺時出現(xiàn)向B軸托盤推其中一個工作臺的過程中,另外一個工作臺也向外運動的情況。結(jié)合液壓圖分析是由于存在回油壓力造成的,更改液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較麻煩,我們就在編制PLC程序時從電路上采取措施加以解決。
　　
　　在接通一個電磁閥向B軸托盤推工作臺的同時,置位另外一個電磁閥,使其拉住另外一個工作臺不至于它向外移動,較好的解決了出現(xiàn)的問題。用同樣的方法我們也解決了換刀門出現(xiàn)的在換刀過程中下落問題。
　　
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