采用FANUC0IMateTD系統(tǒng)的CK6132數(shù)控車床串行主軸控制設(shè)計(jì)

1、常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作 者： XX 學(xué) 號(hào)： 11260314 系 部： 電氣工程系 專 業(yè)： 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù) 題 目： 采用FANUC 0IMateTD系統(tǒng)的CK6132 平床身數(shù)控車床串行主軸控制設(shè)計(jì) 校內(nèi)指導(dǎo)教師： XXX企業(yè)指導(dǎo)教師： XXX評(píng)閱者： 2015 年 4 月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也叫主傳動(dòng)系統(tǒng)是完成主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置部分。數(shù)控機(jī)床主軸及其控制系統(tǒng)的性能在某種程度上決定了機(jī)床的性能機(jī)器檔次。因此，在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過(guò)程中都引起高度的重視。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工出理

2、想的零件。在CNC中，主軸轉(zhuǎn)速通過(guò)S指令進(jìn)行編程，被編程的S指令可以轉(zhuǎn)換為模擬電壓或數(shù)字量輸出，因此主軸的轉(zhuǎn)速有兩種控制方式：利用模擬量輸出進(jìn)行控制（簡(jiǎn)稱模擬主軸）和利用串行總線進(jìn)行控制（簡(jiǎn)稱串行主軸）。在本論文中，主要探討采用FANUC 0I-Mate TD系統(tǒng)的CK6132平床身數(shù)控車床串行主軸控制設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們會(huì)涉及到一系列的參數(shù)設(shè)置、PMC程序以及硬件的選擇等。這些都會(huì)在下文有所體現(xiàn)！關(guān)鍵詞：FANUC系統(tǒng) 串行主軸 PMC程序 控制設(shè)計(jì) 目錄1 引言11.1 數(shù)控車床發(fā)展現(xiàn)狀11.2選題意義21.3數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸系統(tǒng)的要求31.4 FANUC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)42 機(jī)床簡(jiǎn)

3、介62.1 CK6132外觀圖62.2 CK6132車床簡(jiǎn)介62.3 CK6132數(shù)控車床性能特點(diǎn)73 電氣原理的設(shè)計(jì)103.1 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分析103.2 電氣元件選型113.3 電氣硬件連接174 PMC程序設(shè)計(jì)204.1 FANUC系統(tǒng)與可編程控制器的簡(jiǎn)介204.2 PMC的指令214.3 PMC程序梯形圖225 參數(shù)設(shè)置275.1主軸模塊標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的初始化275.2主軸系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定275.3串行數(shù)字主軸伺服參數(shù)調(diào)整28結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)331 引言1.1 數(shù)控車床發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)數(shù)控車床發(fā)展，始于20世紀(jì)70年代，通過(guò)30余年的發(fā)展，我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控車床，按中國(guó)需求的特色，形成經(jīng)濟(jì)型臥

4、式數(shù)控車床（平床身臥式數(shù)控車床）、普及型數(shù)控車床（斜床身數(shù)控臥式車床和數(shù)控立式車床）和中高檔數(shù)控車床（3軸控制以上）三種形式，經(jīng)濟(jì)型臥式數(shù)控車床，普遍采用平床身結(jié)構(gòu)和立軸四工位方刀架，約占數(shù)控車床產(chǎn)量90%。普及型數(shù)控車床生產(chǎn)量不到數(shù)控車床產(chǎn)景的10%。中高擋數(shù)控車床，即車削中心和車銑復(fù)合中心，約占數(shù)控車床產(chǎn)量的0.02%。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，價(jià)格低廉，售價(jià)僅10萬(wàn)元左右，不到普及型數(shù)控車床的1/ 3,設(shè)備費(fèi)用投入較少，可以廣泛地滿足企業(yè)發(fā)展初期的需要，特別是受到民營(yíng)經(jīng)濟(jì)企業(yè)的歡迎，仍是我國(guó)當(dāng)前數(shù)控車床的主流產(chǎn)品。普及型數(shù)控車床，即2軸控制的臥式數(shù)控車床（斜床身和立式數(shù)控車床，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品得到了用戶認(rèn)

5、可，基本可以滿足用戶需要。車削中心等3軸控制以上的中高檔數(shù)控車床，國(guó)內(nèi)用戶選購(gòu)的大部分是進(jìn)口產(chǎn)品或合資。獨(dú)資企業(yè)如大連因代克斯、寧夏小巨人、杭州友佳、上海哈挺等機(jī)床有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)機(jī)床市場(chǎng)占有率較低。近幾年，雖然我國(guó)開發(fā)了不少中高檔數(shù)控車床新品種，如具有Y 軸功能的車削中心、雙主軸雙刀架車削中心、倒置順置主軸立式車削單元、車銑復(fù)合中心等等，但是，高級(jí)型數(shù)控車床的重點(diǎn)是要進(jìn)一步開發(fā)市場(chǎng)，取得國(guó)內(nèi)用戶廣泛認(rèn)可?！笆濉逼陂g國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床發(fā)展很快。從技術(shù)上看，數(shù)控車床技術(shù)比較成熟，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和合作生產(chǎn)、消化吸收和自主創(chuàng)新，我國(guó)已掌握了數(shù)控車床設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，從產(chǎn)品水平上看，我國(guó)已能自行開發(fā)設(shè)

6、計(jì)各種中高檔數(shù)控車床，國(guó)際上最熱門的、水平最高的雙主軸、雙刀架多軸控制車銑復(fù)合中心，我國(guó)已有多家企業(yè)開發(fā)試制并成功，有的已被國(guó)內(nèi)用戶選購(gòu)和出口國(guó)外。從品種上看，我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控車床品種比較齊全，每年都有100多個(gè)數(shù)控車床新品種，可供各方面用戶選用。從生產(chǎn)規(guī)模上看，國(guó)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床已形成規(guī)模生產(chǎn)，有十余家企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到年產(chǎn)千臺(tái)以上。我國(guó)數(shù)控車床的總體水平與國(guó)外先進(jìn)水平差距不大。為進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率，建議：（1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是特定時(shí)期需求的產(chǎn)物，對(duì)于發(fā)展中國(guó)家工業(yè)重工化階段的初期，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床具有較優(yōu)越的性價(jià)比，設(shè)備投資較低，受到企業(yè)，特別是民營(yíng)企業(yè)

7、技術(shù)改造設(shè)備選型的歡迎，但是，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床與國(guó)外廣泛采用的普及型數(shù)控車床相比，技術(shù)含量較低，由于是大多數(shù)采用立式4工位刀架，定位精度低。刀具數(shù)少，加工范圍較窄，加工精度較低，有一定的使用局限性。目前，我國(guó)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的企業(yè)已超過(guò)50余家，全國(guó)年產(chǎn)量已超過(guò)30000臺(tái)以上，已達(dá)到相當(dāng)?shù)囊?guī)模。所以，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的企業(yè)要密切注意市場(chǎng)需求變化的走勢(shì)，及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。（2）國(guó)產(chǎn)普及型數(shù)控車床和車削中心受到國(guó)外跨國(guó)機(jī)床公司的產(chǎn)品和其在國(guó)內(nèi)合資企業(yè)和獨(dú)資企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品雙重挑戰(zhàn)，在產(chǎn)品技術(shù)，月產(chǎn)量，規(guī)模上不及外國(guó)公司、合資企業(yè)。因而，當(dāng)前首先要加速普及型數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)化程度，通過(guò)制造技術(shù)和管理技

8、術(shù)的提升，提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床的性價(jià)比和質(zhì)量穩(wěn)定性，縮短交貨期，爭(zhēng)取更多的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額。（3）采取多種措施，積極開發(fā)已試制成功的中高檔數(shù)控車床國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，突破一點(diǎn)，在用戶生產(chǎn)使用中不斷改進(jìn)和完善，以點(diǎn)帶面，逐步取得用戶認(rèn)可。（4）積極開發(fā)國(guó)內(nèi)汽車、航空航天、船舶、軍工和高新技術(shù)行業(yè)急需的，國(guó)內(nèi)又處于空白的高速高效、高精度、大功率高轉(zhuǎn)矩的數(shù)控車床新品種。1.2 選題意義 在數(shù)控機(jī)床中，主軸是機(jī)床里的一個(gè)非常重要的部分，對(duì)于它的控制的好壞一定程度上反應(yīng)一個(gè)機(jī)床的控制柔性的程度。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制數(shù)控車床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為車床主軸提供驅(qū)動(dòng)功率以及所需的切削力。目前在數(shù)控車床中，主軸驅(qū)動(dòng)常使用交流電動(dòng)機(jī)，直流

9、電動(dòng)機(jī)已逐漸被淘汰，由于受永磁體的限制，交流同步電動(dòng)機(jī)功率做得很大時(shí)，電動(dòng)機(jī)成本太高。因此目前在數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)中，均采用籠型異步電動(dòng)機(jī)。為了獲得良好的主軸特性，設(shè)計(jì)中采用矢量變頻控制的交流主軸電動(dòng)機(jī)，矢量控制分無(wú)速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，后者具有更高的速度控制精度，在數(shù)控車床中無(wú)速度傳感器的矢量變頻器已符合控制要求。近年來(lái)，PLC在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來(lái)愈廣，它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢(shì)是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，它在位置控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來(lái)越多。論文以CK6132數(shù)控車床為研究對(duì)象，結(jié)合所學(xué)知識(shí)參考數(shù)控設(shè)備應(yīng)

10、用與維護(hù)綜合實(shí)訓(xùn)，論文主要研究了CK6132數(shù)控車床的主軸控制系統(tǒng)、電氣原理設(shè)計(jì)，PMC程序的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 1.3 數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸系統(tǒng)的要求主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也叫主傳動(dòng)系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置部分。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工出理想的零件。它是零件加工的成型運(yùn)動(dòng)之一，它的精度對(duì)零件的加工精度有較大的影響。機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有較大的差別。機(jī)床主軸的工作運(yùn)動(dòng)通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不像進(jìn)給驅(qū)動(dòng)需要絲杠或其它直線運(yùn)動(dòng)裝置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床通常通過(guò)主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)刀具與工件的快速的相對(duì)切削運(yùn)動(dòng)。在20紀(jì)6070年代，數(shù)

11、控機(jī)床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配上多級(jí)齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速的驅(qū)動(dòng)方式。隨著刀具技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的不斷發(fā)展，上述傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已不能滿足生產(chǎn)的需要。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸傳動(dòng)提出了更高的要求:（1）調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速為保證加工時(shí)選用合適的切削用量，以獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對(duì)于具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控加工中心，為適應(yīng)各種刀具、工序和各種材料的加工要求，對(duì)主軸的調(diào)速范圍要求更高，要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根椐數(shù)控系統(tǒng)的指令自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，并減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化主軸箱。目前主軸驅(qū)動(dòng)裝置的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍已可達(dá)1：100,恒功率調(diào)速范圍也可達(dá)1: 30，

12、般過(guò)載1.5倍時(shí)可持續(xù)工作達(dá)到30min。主軸變速分為有級(jí)變速、無(wú)級(jí)變速和分段無(wú)級(jí)變速三種形式，其中有級(jí)變速僅用 于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均采用無(wú)級(jí)變速或分段無(wú)級(jí)變速。在無(wú)級(jí)變速中，變頻調(diào)速主軸一般用于普及型數(shù)控機(jī)床，交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機(jī)床。（2）恒功率范圍要寬主軸在全速范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動(dòng) 機(jī)的扱大功率。由于主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置的限制，主軸在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為滿足數(shù)控機(jī)床低速、強(qiáng)力切削的需要。常采用分級(jí)無(wú)級(jí)變速的方法（即在低速段采用機(jī)械減速裝置），以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩。（3）具有四象限驅(qū)動(dòng)能力要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加、

13、減速控制，并且加、減速時(shí)間要短。 目前一般伺服主軸可以在1秒內(nèi)從靜止加速到6000r/min。（4）具有位置控制能力即進(jìn)給功能（C軸功能）和定向功能（準(zhǔn)停功能），以滿足加工中心自動(dòng)換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需耍。（5）具有較高的精度與剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低。數(shù)控機(jī)床加工精度的提高與主軸系統(tǒng)的精度密切相關(guān)。為了提高傳動(dòng)件的制造精度與剛度，采用齒輪傳動(dòng)時(shí)齒輪齒面應(yīng)采用高頻感應(yīng)加熱淬火工藝以增加耐磨性。最后一級(jí)一般用斜齒輪傳動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。采用帶傳動(dòng)時(shí)應(yīng)采用齒型帶。應(yīng)采用精度高的軸承合理的支撐跨距，以提高主軸的組件的剛性。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)增加齒輪寬度，提高齒輪的重

14、疊系數(shù)。變速滑移齒輪一般都用花鍵傳動(dòng)，采用內(nèi)徑定心。1.4 FANUC 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)FANUC 0i-Mate TD數(shù)控系統(tǒng)是具有納米插補(bǔ)的高可靠性、高性能價(jià)格比的CNC，最多可同時(shí)控制3個(gè)軸，1個(gè)主軸。8.4英寸彩色液晶顯示屏，方便存儲(chǔ)卡的編輯操作，強(qiáng)有力支持系統(tǒng)初始化設(shè)定，可以很方便地選擇各種設(shè)定和調(diào)整畫面。初始化參數(shù)設(shè)定操作更加簡(jiǎn)單，安全的加工程序檢查功能，高性價(jià)比的一體型的伺服放大器。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）有較完善的保護(hù)措施。FANUC對(duì)自身的系統(tǒng)采用比較好的保護(hù)電路。（2）FANUC系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的基本功能和選項(xiàng)功能。對(duì)于一般的機(jī)床來(lái)說(shuō)，基本功能完全能滿足使用

15、要求。（3）提供大量豐富的PMC信號(hào)和PMC功能指令。這些豐富的信號(hào)和編程指令便于用戶編制機(jī)床的PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。（4）具有很強(qiáng)的DNC功能。系統(tǒng)提供串行RS232C傳輸接口，使通用計(jì)算機(jī)PC和機(jī)床之間的數(shù)據(jù)傳輸能方便、可靠地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)高速的DNC操作。（5）提供豐富的維修報(bào)警和診斷功能。FANUC維修手冊(cè)為用戶提供了大量的報(bào)警信總，并且以不同的類別進(jìn)行分類。PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，速度快， 微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無(wú)抖動(dòng)。時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大。PL

16、C的特點(diǎn)：1.編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。2.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。4.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。6.維修工作量少，維修方便。7.體積小，能耗低。2 機(jī)床簡(jiǎn)介2.1 CK6132機(jī)床外觀圖圖2-1 CK6132機(jī)床外觀圖2.2 CK6132數(shù)控車床簡(jiǎn)介CK6132數(shù)控車床采用廣州數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的兩軸控制，配有四工位電動(dòng)刀架或排式刀架，以滿足不同用戶的需要；可開閉的防護(hù)門，確保操作者的安全；機(jī)床外觀設(shè)計(jì)新穎，面板操作方便。能自動(dòng)完成內(nèi)、外圓柱面、任意圓錐面、圓弧面及公英制螺紋等各種車削加工，適用于多品種、中小批量產(chǎn)品的加工，對(duì)于

17、形狀復(fù)雜、高精度零件的加工更能顯示其優(yōu)越性。CK6132型精密數(shù)控車床主要運(yùn)用于內(nèi)外徑、端面、錐面、弧面和螺紋等高效精密加工，刀具安裝為立式四工位電動(dòng)刀架，也可以采用排刀座形式，標(biāo)準(zhǔn)型可安置6-8把刀架，也可按用戶需要選用六工位電動(dòng)刀架。機(jī)床系統(tǒng)采用廣州數(shù)控GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)，也可按客戶要求配置進(jìn)口系統(tǒng)；主軸采用專用交流變頻電機(jī)調(diào)速度，調(diào)速范圍大，可實(shí)現(xiàn)恒線速切削。機(jī)床采用加寬平床身，三角導(dǎo)軌采用寬大型導(dǎo)軌超音頻淬火，床鞍貼塑提高精密，延長(zhǎng)機(jī)床壽命。（1）CK6132車床機(jī)械結(jié)構(gòu)組成a)主傳動(dòng)系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)；b)進(jìn)給系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；c)機(jī)床基礎(chǔ)部件：床身、底座、立柱等，支撐機(jī)床本體

18、；d)輔助裝置：液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻、防護(hù)、排屑等裝置，實(shí)現(xiàn)某些動(dòng)作和輔助功能；e)實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置，如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；f)刀庫(kù)、刀架和自動(dòng)換刀裝置（ATC）；g)自動(dòng)托盤交換裝置（APC）；h)特殊功能裝置，如刀具破損檢測(cè)、精度檢測(cè)、監(jiān)控裝置等。（2）車床切削用量的選擇根據(jù)加工工藝的要求合理的選擇切削用量，是確定機(jī)床參數(shù)的基本依據(jù)。切削用量包括三要素為切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量。因此在選擇切削用量的時(shí)候，應(yīng)該要考慮到以下幾個(gè)方面的關(guān)系：a）切削加工生產(chǎn)率在切削加工中，材料的切除率與切削用量三要素切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量均保持線性關(guān)系，其中任一參數(shù)增大，都可使生產(chǎn)率提高。但由于刀具

19、壽命的制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其它兩參數(shù)必須減小。因此，在指定切削用量時(shí)，使三要素獲得最佳組合，此時(shí)的高生產(chǎn)率才是合理的。 b）刀具壽命切削用量三要素對(duì)刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)榍邢魉俣?、進(jìn)給量、背吃刀量。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，應(yīng)先采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進(jìn)給量；最后按照確定的刀具壽命公式求出切削速度。對(duì)于專用機(jī)床來(lái)說(shuō)，為了保證刀具的使用壽命，切削用量不宜過(guò)大。 c）加工表面粗糙度對(duì)于粗加工，在切削力和刀片大小允許時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)可能的加大背吃刀量，相應(yīng)的降低進(jìn)給量、切削速度，使粗糙的毛坯表面在一次吃刀中切除。在機(jī)床、工件、刀具和刀具夾持剛度等

20、允許時(shí)，粗加工也可以盡可能提高進(jìn)給量，并適當(dāng)降低切削速度；對(duì)于精加工，增大進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時(shí)抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。 2.3 CK6132數(shù)控車床性能特點(diǎn)（1）機(jī)床采用傳統(tǒng)的臥式車床布局，整體設(shè)計(jì)，密封性好，符合安全標(biāo)準(zhǔn)。床身、床鞍等主要基礎(chǔ)基礎(chǔ)件均采用耐磨鑄鐵鑄造，人工實(shí)效處理，整機(jī)穩(wěn)定優(yōu)越。（2）機(jī)床縱、橫向運(yùn)動(dòng)采用伺服電機(jī)、精密滾珠絲桿副、高剛性精密復(fù)合軸承傳動(dòng)、脈沖編碼器位置檢測(cè)的半閉環(huán)CNC控制系統(tǒng)。機(jī)床導(dǎo)軌采用超音頻淬火加粘塑工藝，各運(yùn)動(dòng)軸響應(yīng)快、精度高、壽命長(zhǎng)。（3）機(jī)床功能齊全、操作簡(jiǎn)便、精度穩(wěn)定、工作可靠。（4）機(jī)床的床頭箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合

21、理、品種多、針對(duì)性強(qiáng)。主軸系統(tǒng)的前后支架采用高精度軸承，具有轉(zhuǎn)速高、剛性強(qiáng)、精度高、熱變形小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低的顯著特點(diǎn)。（5）機(jī)床采用先進(jìn)的集中潤(rùn)滑方式、定時(shí)、定量自動(dòng)間歇式潤(rùn)滑泵潤(rùn)滑，工作穩(wěn)定可靠滿足清潔生產(chǎn)的環(huán)保要求，機(jī)床采用的半防護(hù)、全防護(hù)裝置，美觀、獨(dú)特、防削，維護(hù)方便。（6）機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)配置采用國(guó)內(nèi)名牌的立式四工位刀臺(tái)。特殊配置可選用臥式六工位刀臺(tái)。（7）機(jī)床可根據(jù)用戶要求配置手動(dòng)、液壓卡盤。表2-1 CK6132參數(shù)表項(xiàng) 目單位CK6132加工范圍床身上最大回轉(zhuǎn)直徑mm380床鞍上最大回轉(zhuǎn)直徑mm180最大加工直徑 / 長(zhǎng)度mm320/260機(jī)床頂尖距mm410主軸主軸通孔直徑mm4

22、1主軸頭型式A 2 - 5主軸內(nèi)孔錐度MT No.5主軸鼻端尺寸mm82.563主軸轉(zhuǎn)速r/min100 3000卡盤直徑mm165主軸電機(jī)功率Kw4行程X/Z軸行程mm205/280X/Z軸快移速度m/min8/10X/Z軸電機(jī)功率Kw1.2/1.6X/Z軸電機(jī)扭矩Nm4/6刀架刀架型式立式刀位數(shù)4刀具尺寸mm20x20尾座套筒直徑 / 行程mm52/100套筒內(nèi)孔錐度MT No.43 電氣原理設(shè)計(jì)3.1 主軸驅(qū)動(dòng)分析(1) 數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已不能滿足數(shù)控技術(shù)的需要?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)提出了更高的要求，具體要求為：a）對(duì)功率的要求。要

23、求主軸電動(dòng)機(jī)有2.2250 Kw的功率范圍，既要能輸出大的功率，又要求主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。b）寬調(diào)速范圍。數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求在1:(1001000)范圍內(nèi)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩和1:10的恒功率調(diào)速，而且要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，均可進(jìn)行加減速控制，即要求具有四象限驅(qū)動(dòng)能力。c）定位準(zhǔn)停功能。為了使數(shù)控車床具有螺紋切削功能，要求主軸能與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)行同步控制；在加工中心上，為了自動(dòng)換刀，還要求主軸具有高精度的準(zhǔn)停功能。為了實(shí)現(xiàn)上述要求，在早期的數(shù)控機(jī)床上，多采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但由于直流電動(dòng)機(jī)的換向限制，大多數(shù)系統(tǒng)恒功率調(diào)速范圍都很小，且直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壽命短、維修量大。因此，隨著大功率電力電子元件和

24、變頻技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床上大多使用交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)前,世界上高速加工數(shù)控機(jī)床異軍突起，電主軸應(yīng)運(yùn)而生。在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)，電主軸將是數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。(2) 串行主軸與模擬主軸的區(qū)別主軸控制在CNC 中，主軸轉(zhuǎn)速通過(guò)S指令進(jìn)行編程，被編程的S指令可以轉(zhuǎn)換為模擬電壓或數(shù)字量輸出，因此主軸的轉(zhuǎn)速有兩種控制方式：利用模擬量輸出進(jìn)行控制（簡(jiǎn)稱模擬主軸）和利用串行總線進(jìn)行控制（簡(jiǎn)稱串行主軸）。模擬主軸控制通過(guò)CNC內(nèi)部附加的 D/A 轉(zhuǎn)換器，自動(dòng)將S指令轉(zhuǎn)換為-10V+10 V 的模擬電壓。CNC所輸出的模擬電壓可通過(guò)主軸速度控制單元實(shí)現(xiàn)主軸的閉環(huán)速度控制，在調(diào)速精度要求不高的

25、場(chǎng)合，也可以使用通用變頻器等簡(jiǎn)單的開環(huán)調(diào)速裝置進(jìn)行控制。主軸驅(qū)動(dòng)裝置總是嚴(yán)格保證速度給定輸入與電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如：當(dāng)速度給定輸入10V時(shí)，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速為6000r/min，則在輸入5 V 時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速必3000r/min。模擬主軸與串行主軸的區(qū)別見下表：表3-1 模擬主軸與串行主軸的區(qū)別項(xiàng)目主軸模擬量控制串行主軸控制主軸轉(zhuǎn)速輸出-10V+10V的模擬量通過(guò)串行通信傳輸?shù)膬?nèi)部數(shù)字信號(hào)主軸驅(qū)動(dòng)裝置模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)單元(如變頻器）數(shù)控系統(tǒng)專用的主軸驅(qū)動(dòng)裝置主軸電動(dòng)機(jī)普通的三相異步電動(dòng)機(jī)或者變頻電動(dòng)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)專用的主軸伺服電動(dòng)機(jī)主軸參數(shù)設(shè)定在主軸驅(qū)動(dòng)裝置上設(shè)定與調(diào)整在CNC上設(shè)定與調(diào)整

26、，并利用串行總線自動(dòng)傳送到主軸驅(qū)動(dòng)裝置中主軸位置檢測(cè)連接直接由編碼器連接到CNC從編碼器到主軸驅(qū)動(dòng)裝置，再由主軸驅(qū)動(dòng)裝置到CNC主軸正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)與停止控制利用主軸驅(qū)動(dòng)裝置上的外部接點(diǎn)輸入信號(hào)進(jìn)行控制利用CNC和PMC之間的內(nèi)部 信號(hào)進(jìn)行控制3.2 電氣元件選型(1) 主軸伺服電機(jī)的選擇伺服的基本概念是準(zhǔn)確、精確、快速定位。伺服電機(jī)的構(gòu)造與普通電機(jī)是有區(qū)別的，要滿足快速響應(yīng)和定位。數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服電機(jī)的要求主要為：機(jī)械特性剛性好。要求伺服電機(jī)的速降小、剛度大，即在外部干擾力（切削力、重力等外力）作用下，這些力從工作部件傳到電機(jī)軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角位置變化小。a）快速響應(yīng)。這在輪廓加工，特別對(duì)曲率大加工對(duì)

27、象進(jìn)行高速加工時(shí)要求較嚴(yán)格。b）調(diào)速范圍寬。這可以使數(shù)控機(jī)床適用于各種不同的刀具、加工材質(zhì)，適應(yīng)于各種不同的工藝內(nèi)容。c）低速大轉(zhuǎn)矩，并要求一定的過(guò)載轉(zhuǎn)矩。機(jī)床進(jìn)給機(jī)械負(fù)載的性質(zhì)主要是克服工作臺(tái)的摩擦力和切削力，因此主要是“恒轉(zhuǎn)矩”的性質(zhì)。原則上應(yīng)根據(jù)負(fù)載來(lái)選擇伺服電機(jī)。電機(jī)軸上的負(fù)載有兩種，即阻尼轉(zhuǎn)矩和慣量負(fù)載，這兩種負(fù)載都要正確地計(jì)算，其值應(yīng)滿足下列條件：a) 當(dāng)機(jī)床作空載運(yùn)行時(shí)，在整個(gè)速度范圍內(nèi)，加在伺服電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)在電機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，即在轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性曲線的連續(xù)工作區(qū)。b) 最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩、負(fù)載周期以及過(guò)載實(shí)驗(yàn)都在提供的特性曲線的準(zhǔn)許范圍內(nèi)。c) 電機(jī)在轉(zhuǎn)/減速過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩應(yīng)

28、在加減速區(qū)（或短時(shí)間工作區(qū)）之內(nèi)。d) 對(duì)要求頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)以及周期性變化的負(fù)載，必須檢查它在一個(gè)周期中的轉(zhuǎn)矩均方根值，它應(yīng)小于電機(jī)的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩。e) 加在電機(jī)軸上的負(fù)載慣量大小對(duì)電機(jī)的靈敏度和整個(gè)伺服系統(tǒng)的精度將產(chǎn)生影響。慣量即物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的慣性，與物體的質(zhì)量、直徑有關(guān)。通常，當(dāng)負(fù)載慣量小于電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量時(shí)，上述影響不大。但當(dāng)負(fù)載慣量達(dá)到甚至超過(guò)轉(zhuǎn)子慣量的5倍時(shí)，會(huì)使靈敏度和響應(yīng)時(shí)間受到很大的影響，甚至?xí)顾欧糯笃鞑荒茉僬Ｕ{(diào)節(jié)范圍內(nèi)工作，所以對(duì)這類慣量應(yīng)避免使用。下圖為FANUC is 3/5000伺服電動(dòng)機(jī)： 伺服電機(jī)系列名稱i 系列號(hào)s 電機(jī)類型（s：強(qiáng)磁材料）3/ 失速轉(zhuǎn)矩 （Nm）

29、5000 最高轉(zhuǎn)速 （r/min）圖3-1 FANUC is 3/5000伺服電動(dòng)機(jī)(2) 伺服放大器的選擇FANUC i SVPM 伺服放大器是多伺服軸/主軸一體型的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其基本規(guī)格以i SVPM3-15伺服放大器為例，規(guī)格如下：電源電壓：3，200V240V，-15%+10%電源頻率：50/60Hz主回路電源容量：22kVA控制回路電源容量：DC24V，-10%+10%，1.5A輸入電流：64A額定輸出電流：L軸13A；M軸13A；N軸13A如圖3-1所示：圖3-2 i SVPM3-15伺服放大器(3) 熔斷器的選擇熔斷器是一種簡(jiǎn)單有效的保護(hù)電器。在電路中主要起短路保護(hù)作用，選擇熔

30、斷器時(shí)主要是選擇熔斷器的類型、額定電壓、額定電流及熔體的額定電流。熔斷器的類型應(yīng)根據(jù)線路要求和安裝條件來(lái)選擇。熔斷器的額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。熔斷器的額定電流應(yīng)大于或等于熔體的額定電流。熔體額定電流的選擇是熔斷器選擇的核心，其選擇方法如下：對(duì)于如照明線路等沒(méi)有沖擊電流的負(fù)載，應(yīng)使熔體的額定電流大于或稍大于電路電流，即 Ifu I電路 式（1） 式（1）中，Ifu為熔體的額定電流；I電路為電路的工作電流對(duì)與電動(dòng)機(jī)一類的負(fù)載，應(yīng)考慮啟動(dòng)沖擊電流的影響，按下式計(jì)算： Ifu 1.52.5IN 式（2） 式（2）中，IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流。 對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，如果由一個(gè)熔斷器保護(hù)，則熔體的額

31、定電流應(yīng)按下式計(jì)算： Ifu （1.52.5）INmax + IN 式（3）式（3）中，INmax為容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流；IN為其余電動(dòng)機(jī)額定電流總和。 (4) 接觸器的選擇接觸器是一種用來(lái)頻繁地接通和分?jǐn)鄮в胸?fù)載的主電路的自動(dòng)控制電器。接觸器由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件四部分組成。其中電磁機(jī)構(gòu)由線圈、動(dòng)鐵心和靜鐵心組成；觸點(diǎn)系統(tǒng)包括三對(duì)觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)。工作原理是當(dāng)線圈通電后，鐵心產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸合。銜鐵帶動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在反作用彈簧力的作用下釋放，觸電系統(tǒng)隨之復(fù)位。選擇交流接觸器時(shí)主要考慮主觸點(diǎn)的額定電壓

32、、額定電流、輔助觸點(diǎn)的數(shù)量與種類、吸引線圈的電壓等級(jí)、操作頻率等。CJ20系列交流接觸器主要技術(shù)參數(shù)如表3-1所示：表3-2 CJ20系列交流接觸器主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)頻率/Hz輔助觸點(diǎn)額定電流/A吸引線圈電壓/V主觸點(diǎn)額定電流/A額定電壓/N可控制電動(dòng)機(jī)最大功率/KWCJ20-1050536、127220、38010380/2204/2.2CJ20-1616380/2207.5/4.5CJ20-2525380/22011/5.5CJ20-4040380/22022/11CJ20-6363380/22030/18CJ20-100100380/22050/28CJ20-160160380/22085

33、/48CJ20-250250380/220132/80CJ20-400400380/220220/115(5) 繼電器的選擇繼電器是一種根據(jù)電量參數(shù)（電壓、電流）或非電量參數(shù)（時(shí)間、溫度、壓力等）的變化自動(dòng)接通或斷開控制電路，以完成控制或保護(hù)任務(wù)的電器。繼電器用途廣泛，種類繁多。按反應(yīng)的參數(shù)可分為電流繼電器、電壓繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器和速度繼電器等；按動(dòng)作原理可分為電磁式、電動(dòng)式、電子式等。表3-3 JZ7系列繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)觸點(diǎn)額定電壓/V觸點(diǎn)額定電流/A觸點(diǎn)對(duì)數(shù)吸引線圈電壓/V額定操作頻率/（次/h）常開常閉JZ7-44500544交流50Hz時(shí)12、36、127、220、3

34、801200JZ7-6262JZ7-80810(6) 低壓斷路器的選擇低壓斷路器通常稱為自動(dòng)開關(guān)或空氣開關(guān)，具有控制電器和保護(hù)電器的復(fù)合功能，可用于數(shù)控機(jī)床主電路及分支電路的通斷控制。當(dāng)電路發(fā)生短路、過(guò)載或欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)分?jǐn)?。在正常情況下也可用做不頻繁地直接接通和斷開電動(dòng)機(jī)控制電路。低壓斷路器種類繁多，按其用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為DW型框架式（或稱萬(wàn)能式）斷路器、DZ型塑料外殼式（或稱裝置式）斷路器、DS型直流快速斷路器和DWX型/DWZ型限流式斷路器等?？蚣苁綌嗦菲饕?guī)格、體積都比較大些，主要用做配電線路的保護(hù)開關(guān)，而塑料外殼式斷路器相對(duì)較小，除用作配電線路的保護(hù)開關(guān)外，還可用做電動(dòng)機(jī)、照明電路

35、及電熱電路的控制，因此數(shù)控機(jī)床主要使用塑料外殼式斷路器。目前數(shù)控機(jī)床常用的有DZ5、DZ20、DZX19、DZ108和C45N等系列產(chǎn)品。其中DZ5斷路器具有體積小、分?jǐn)嗄芰Ω?、限流性好、操作輕便、型號(hào)規(guī)格齊全、可以方便地在單級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上組合成二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)斷路器的優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用在60A及以下的支路中。以DZ5系列斷路器為例其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表3-3。表3-4 DZ5系列低壓斷路器主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓/V額定電流/A極數(shù)脫扣器類別熱脫扣器額定電流/A電磁脫扣器瞬時(shí)動(dòng)作整定值/ADZ5-20/200交流380202無(wú)脫扣器DZ5-20/3003DZ5-20/2102熱脫扣器0.15（0.1-

36、0.3）0.2（0.15-0.2）為熱脫扣器額定電流的8-12倍DZ5-20/3103DZ5-20/220直流2202電磁脫扣0.3（0.2-0.3）0.45（0.3-0.45）1（0.65-1）1.5（1-1.5）3（2-3）4.5（3-4.5）10（6.5-10）15（10-15）為熱脫扣器額定電流的8-12倍DZ5-20/3203DZ5-20/2302復(fù)式脫扣DZ5-20/3303(7) 其他元?dú)饧倪x擇a）直流穩(wěn)壓電源的選擇直流穩(wěn)壓電源的功能是將非穩(wěn)定交流電源變成穩(wěn)定直流電源。在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，需要穩(wěn)壓電源給驅(qū)動(dòng)器、控制單元、直流繼電器及信號(hào)指示燈等提供直流電源。在數(shù)控機(jī)床中主

37、要使用開關(guān)電源。直流穩(wěn)壓電源的功率為100W。b）按鈕的選擇根據(jù)需要的觸電數(shù)目，動(dòng)作要求，使用場(chǎng)合及顏色等進(jìn)行按鈕的選擇。一般用紅色表示停止，綠色表示啟動(dòng)。3.3 電氣硬件連接（1）對(duì)于i 系列的伺服放大器，帶主軸的放大器SPVM是一體型放大器，連接如下圖所示。注意a) 24V電源連接CXA2C(A1-24V,A2-0V)。b)TB3(SVPSM的右下面)不要接線。c)上部的兩個(gè)冷卻風(fēng)扇要自己接外部200V電源。d)三個(gè)（或兩個(gè)）伺服電機(jī)的動(dòng)力線放大器端的插頭盒是有區(qū)別的，CZ2L（第一軸）, CZ2M（第二軸）, CZ2N（第三軸）分別對(duì)應(yīng)為XX，XY，YY，一般FANUC公司提供的動(dòng)力線，

38、都是將插頭盒單獨(dú)放置，用戶自己根據(jù)實(shí)際情況裝入，所以在裝入時(shí)要注意一一對(duì)應(yīng)。圖3-3 i 系列的伺服放大器連接圖（2）上述圖中的TB2和TB1不要搞錯(cuò)，TB2（左側(cè)）為主軸電機(jī)動(dòng)力線，而TB（右端）為三相200V輸入端，TB3為備用（主回路直流側(cè)端子）。一般不要連接線。如果將TB1和TB2接反，則測(cè)量TB3電壓正常（約直流300V），但系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)401報(bào)警。其中，CX38，CX38 是連接斷電保護(hù)回路，一般不用連接。（3）伺服電機(jī)動(dòng)力線和反饋線都帶有屏蔽，一定要將屏蔽做接地處理，并且信號(hào)線和動(dòng)力線要分開接地，以免由于干擾產(chǎn)生報(bào)警。如下所示：圖3-4 伺服電機(jī)動(dòng)力線和反饋線連接圖4 PMC程序設(shè)

39、計(jì)4.1 FANUC系統(tǒng)與可編程控制器的簡(jiǎn)介FANUC系統(tǒng)是日本富士通公司的產(chǎn)品，通常其中文譯名為發(fā)那科。FANUC系統(tǒng)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)有非常悠久的歷史，有多種型號(hào)的產(chǎn)品在使用，使用較為廣泛的產(chǎn)品有FANUC0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在這些型號(hào)中，使用最為廣泛的是FANUC0系列。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝、各個(gè)控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUC系統(tǒng)設(shè)計(jì)了比較健全的自我保護(hù)電路。PMC信號(hào)和PMC功能指令極為豐富，便于工具機(jī)廠商編制PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統(tǒng)提供串行RS232C接口，以太網(wǎng)接口，能夠

40、完成PC和機(jī)床之間的數(shù)據(jù)傳輸。FANUC系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作界面友好，系統(tǒng)各系列總體結(jié)構(gòu)非常的類似，具有基本統(tǒng)一的操作界面。FANUC系統(tǒng)可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對(duì)于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應(yīng)性很強(qiáng)。鑒于前述的特點(diǎn)，F(xiàn)ANLIC系統(tǒng)擁有廣泛的客戶，使用該系統(tǒng)的操作員隊(duì)伍十分龐大。PLC (Programmable Logic Controller)可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC主要由C

41、PU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。PLC的工作原理是用觸點(diǎn)和線圈實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。FANUC數(shù)控系統(tǒng)將PLC記為PMC,稱作可編程機(jī)床控制器，即專門用于控制機(jī)床的 PLC。目前FANUC系統(tǒng)中的PLC均為內(nèi)裝型PMC。CNC側(cè)包括CNC的硬件和軟件；MT側(cè)包括機(jī)床機(jī)械部分、機(jī)床輔助裝置、機(jī)床操縱臺(tái)、機(jī)床強(qiáng)電電路等。PMC處于CNC側(cè)和MT側(cè)之間，對(duì)CNC側(cè)和MT側(cè)的輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行處理。PMC、CNC側(cè)和MT側(cè)三者之間的信息交換包換如下4部分：MT側(cè)至PMC；PMC至MT側(cè)；CNC至PMC；PMC至CNC側(cè)。PMC地址的規(guī)定如下：X：由機(jī)床至PMC的輸入信號(hào)（MTPLC）Y：由PMC至機(jī)

42、床的輸出信號(hào)（PMCMT）F：由CNC至PLC的輸入信號(hào)（CNCPLC）G：由PMC至CNC的輸出信號(hào)（PMCCNC）R：內(nèi)部繼電器D：非易失性存儲(chǔ)器4.2 PMC的指令PMC的指令有兩種：基本指令和功能指令兩種指令。在設(shè)計(jì)順序程序時(shí)，使用最多的是基本指令。由于數(shù)控機(jī)床執(zhí)行執(zhí)行順序邏輯往往較為復(fù)雜，僅使用基本指令編程會(huì)十分困難或規(guī)模龐大，因此必須借助功能指令以簡(jiǎn)化程序。PMC的基本指令、功能指令見表4-1,4-2。表4-1 PMC指令表NO.指令處理內(nèi)容1RD讀出指定信號(hào)狀態(tài)，在一個(gè)梯級(jí)開始的觸點(diǎn)是常開觸點(diǎn)時(shí)使用2RD.NOT讀出指定信號(hào)的“非”狀態(tài)，在一個(gè)梯級(jí)開始的觸點(diǎn)是常閉觸點(diǎn)時(shí)使用3WR

43、T將運(yùn)算結(jié)果寫入到指定的地址4WRT.NOT將運(yùn)算結(jié)果的“非”狀態(tài)寫入到指定的地址5AND執(zhí)行觸點(diǎn)邏輯“與”操作6AND.NOT以指定信號(hào)的“非”狀態(tài)進(jìn)行邏輯“與”操作7OR執(zhí)行觸點(diǎn)邏輯“或”操作8OR.NOT以指定信號(hào)的“非”狀態(tài)進(jìn)行邏輯“或”操作9RD.STK電路塊的起始讀信號(hào)，指定信號(hào)的觸點(diǎn)是常開觸點(diǎn)使用10電路塊的起始讀信號(hào)，指定信號(hào)的觸點(diǎn)是常閉觸點(diǎn)使用11AND.STK電路塊的邏輯“與”操作12OR.STK電路塊的邏輯“或”操作表4-1 PMC功能指令表序號(hào)指令助記符指令代碼處理內(nèi)容1END1SUB1第一級(jí)程序結(jié)束2END2SUB2第二級(jí)程序結(jié)束3TMRBSUB24固定定時(shí)器處理4D

44、ECBSUB25二進(jìn)制譯碼5CODBSUB27二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換4.3 PMC程序梯形圖（1）梯形圖（LAD）是在繼電器控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一種圖形語(yǔ)言，在形式上類似于繼電器控制電路。FANUC PMC的梯形圖見圖4-3-1。 圖4-3-1 FANUC梯形圖梯形圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列，兩側(cè)的垂直 公共線稱為母線；梯形圖中的繼電器室PMC內(nèi)部的編程元件；在梯形圖中有一個(gè)假想的電流，稱為能流，從左到右；PMC按編號(hào)來(lái)區(qū)別編程元件。PLC程序信號(hào)地址表見表4-3。表4-3 PLC程序信號(hào)地址表序號(hào)信號(hào)地址信號(hào)名稱1X8.4急停開關(guān)2X10.0主軸正傳開關(guān)3X10.1主

45、軸停止開關(guān)4F1.1復(fù)位開關(guān)5X10.2主軸反轉(zhuǎn)開關(guān)6Y0.0主軸正轉(zhuǎn)線圈7Y5.3主軸正轉(zhuǎn)指示燈8Y0.1主軸反轉(zhuǎn)線圈9Y5.7主軸反轉(zhuǎn)指示燈10F7.0M代碼選通11F1.3分配完成信號(hào)（2）主軸手動(dòng)正轉(zhuǎn)PMC圖4-1 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)PMC程序在JOG模式下，系統(tǒng)檢測(cè)到JOG進(jìn)給信號(hào)，內(nèi)部繼電器R0.2觸點(diǎn)閉合。這時(shí)按下正轉(zhuǎn)按鈕，X10.0接通，內(nèi)部繼電器R102.0接通，其常開觸點(diǎn)閉合。導(dǎo)通R102.1，使其觸點(diǎn)閉合，在卡盤夾緊的狀態(tài)下R36.0觸點(diǎn)閉合，形成自鎖。Y0.0接通，電機(jī)正轉(zhuǎn)，燈Y5.3亮。（3）主軸手動(dòng)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)PMC圖4-2 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)PMC程序在JOG模式下，系統(tǒng)檢測(cè)到JO

46、G進(jìn)給信號(hào)，內(nèi)部繼電器R0.2觸點(diǎn)閉合。這時(shí)按下正轉(zhuǎn)按鈕，X10.0接通，內(nèi)部繼電器R104.0接通，其常開觸點(diǎn)閉合。導(dǎo)通R104.1，使其觸點(diǎn)閉合，在卡盤夾緊的狀態(tài)下R36.0觸點(diǎn)閉合，形成自鎖。Y0.1接通，電機(jī)正轉(zhuǎn)，燈Y5.7亮。（4）M代碼的處理圖4-3 M代碼處理PMC程序F7.0為M代碼選通、F1.3分配完成信號(hào)，當(dāng)這兩個(gè)接通時(shí)，對(duì)F10F13的4字節(jié)進(jìn)行譯碼，當(dāng)譯出結(jié)果在07的范圍內(nèi)時(shí)，與R100對(duì)應(yīng)的位為“1”。結(jié)果為0時(shí) R100 #0 變“1”結(jié)果為1時(shí) R100 #1 變“1”結(jié)果為2時(shí) R100 #2 變“1”結(jié)果為3時(shí) R100 #3 變“1”結(jié)果為4時(shí) R100 #

47、4 變“1”結(jié)果為5時(shí) R100 #5 變“1”結(jié)果為6時(shí) R100 #6 變“1”結(jié)果為7時(shí) R100 #7 變“1”表4-4 譯碼結(jié)果表譯出的R地址選通的M代碼譯出的R地址選通的M代碼R100.0M00R100.4M04R100.1M01R100.5M05R100.2M02R100.6R100.3M03R100.7（5）主軸高低速檔的處理圖4-4 主軸高低速檔的處理PMC程序5 參數(shù)設(shè)置5.1 主軸模塊標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的初始化主軸模塊標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的初始化，就是將主軸的設(shè)定參數(shù)按 FANUC標(biāo)準(zhǔn)主軸電動(dòng)機(jī)型號(hào)進(jìn)行重新覆蓋。對(duì)于FANUC系統(tǒng)，主軸模塊標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)初始化的步驟如下：（1）系統(tǒng)急停狀態(tài)，打開電源

48、。（2）將主軸電動(dòng)機(jī)型號(hào)的代碼設(shè)定在系統(tǒng)串行主軸電動(dòng)機(jī)代碼參No.4133中。（3）將自動(dòng)設(shè)定串行數(shù)字主軸標(biāo)準(zhǔn)值的參數(shù)4019#7 (LDSP) 置為“1”。（4）將電源關(guān)斷，再打開，主軸標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)被寫入。5.2 主軸系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定（1）串行數(shù)字主軸控制功能選擇參數(shù)及串行主軸個(gè)數(shù)選擇參數(shù) 0iC系統(tǒng)串行主軸控制功能選擇參數(shù)為3701#1, “1”為模擬量控制主軸，“0”為串行數(shù)字控制主軸；串行數(shù)字主軸個(gè)數(shù)選擇參數(shù)為3701#4，“0”為 1 個(gè)，“1”為 2個(gè)。（2）主軸位置編碼器控制功能選用參數(shù) 0iC系統(tǒng)串行主軸位置編碼器控制功能選用參數(shù)為4001#2，“0為不用，“1”為使用主軸位置編碼器

49、。（3）主軸與位置編碼器的傳動(dòng)比參數(shù) 0iC系統(tǒng)主軸與位置編碼器傳動(dòng)比參數(shù)為3706#0、3706#1 (二進(jìn)制代碼組合設(shè)定，分別為1: 1、1: 2、1: 4和1: 8)，通常設(shè)定為“00”，即為1: 1。（4）主軸速度到達(dá)檢測(cè)功能參數(shù)0i C系統(tǒng)主軸速度到達(dá)檢測(cè)功能參數(shù)為3708#0，“0”為不檢測(cè) 主軸到達(dá)速度，“1”為檢測(cè)主軸到達(dá)速度。如果設(shè)定為“1”，系統(tǒng) PMC控制中還要編制程序?qū)崿F(xiàn)切削進(jìn)給的開始條件。（5）主軸齒輪檔位的最高速度參數(shù)主軸第14檔的最髙轉(zhuǎn)速設(shè)定參數(shù)，0ic系統(tǒng)對(duì)應(yīng)為37413744。主軸的檔齒輪比（髙檔、中髙檔、中低檔、低檔）：0i系統(tǒng)分別為 40564059。（6

50、）主軸電動(dòng)機(jī)最髙轉(zhuǎn)速設(shè)定參數(shù)，0ic系統(tǒng)為4020。5.3 串行數(shù)字主軸伺服參數(shù)調(diào)整(1) 主軸伺服畫而顯示參數(shù)串行主軸伺服畫而顯示參數(shù)（SPS)置為“1” FANUCOC/OD系統(tǒng):參數(shù)為389#1 FANUC16/16i/18/18i/0i 系統(tǒng):參數(shù)為 3111#1(2) 主軸畫面顯示圖 5-1 主軸畫面顯示(3) 串行主軸伺服畫面a）主軸設(shè)定圖5-2 主軸設(shè)定界面b）主軸調(diào)整圖5-3 主軸調(diào)整界面c）主軸監(jiān)視圖5-4 主軸監(jiān)視界面(4) 串行主軸使用的注意事項(xiàng)串行主軸在使用過(guò)程中不運(yùn)轉(zhuǎn)的幾個(gè)原因：a）在PMC 中主軸急停(G71.1)、主軸停止信號(hào)(G29.6)、主軸倍率(G30當(dāng)G30為全1時(shí)倍率為0)沒(méi)有處理。另外在PMC中注意SIND信號(hào)的處理處理不當(dāng)也將造成主軸不輸出。b） 參數(shù)中沒(méi)有設(shè)置串行主軸功能選擇參數(shù)，即主軸沒(méi)有設(shè)定。c） 當(dāng)No.1404#2 F8A誤設(shè)將造成剛性攻絲時(shí)速度相差1000倍。d）當(dāng)No.1405#0F1U誤設(shè)將造成剛性攻絲時(shí)速度相差10倍。e）當(dāng)No.4001#0 MRDY( 6501#0 ) ( G229.7 / G70.7 ) 誤設(shè)將造成主軸沒(méi)有輸出，此時(shí)主軸放大器上01#錯(cuò)誤。f）在沒(méi)有使用定向功能而設(shè)定No.3732