數(shù)控系統(tǒng)改造的總體設(shè)計(jì)
　　
　　由于要求改造周短,SIEMENS和FANUC數(shù)控系統(tǒng)定貨周期長(zhǎng)（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(tái)PC及其操作鍵盤、鼠標(biāo)、14’彩色液晶顯示器、40G硬盤、遠(yuǎn)程16輸入/16輸出模塊二個(gè)、遠(yuǎn)程16輸入模塊一個(gè)、帶繼電器的24輸出模塊二個(gè)、電子手輪一個(gè)。
　　
　　為了節(jié)約改造投資,原機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸電機(jī)和X,Y,Z,B軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)、液壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)保持不變。
　　
　　更換原機(jī)床有泄漏的冷卻泵。
　　
　　為了方便操作工人對(duì)刀,給原機(jī)床增加一個(gè)電子手輪。
　　
　　原機(jī)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(jì)一個(gè)24V的開關(guān)電源供NUM1040使用,為此增加一個(gè)交流380V/220V的變壓器。原機(jī)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(jì)與安裝調(diào)試
　　
　　液壓控制
　　
　　在機(jī)床操作面板上增加“液壓?jiǎn)?dòng)”和“液壓關(guān)閉”兩個(gè)按鈕,“液壓?jiǎn)?dòng)”使用常開觸點(diǎn)（線號(hào)1305,13060）,“液壓關(guān)閉”常閉觸點(diǎn)（線號(hào)1303,1305）,連接方法與原圖一致。將原圖中的“CNC準(zhǔn)備好”觸點(diǎn)（線號(hào)1308,1309）短路,在原電路圖中3CR觸點(diǎn)（線號(hào)1321）處串入一個(gè)由PLC控制輸出的繼電器常開觸點(diǎn),作為CNC工作正常的條件,為伺服驅(qū)動(dòng)電源接通（2PC）而自保（在主啟動(dòng)1CR釋放時(shí)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(cè)量尺U1信號(hào)。
　　
　　通道A*連接HEIDENHAIN光柵測(cè)量尺U1*信號(hào)。
　　
　　通道B連接HEIDENHAIN光柵測(cè)量尺U2信號(hào)。
　　
　　通道B*連接HEIDENHAIN光柵測(cè)量尺U2*信號(hào)。
　　
　　通道Z連接HEIDENHAIN光柵測(cè)量尺U0信號(hào)。
　　
　　通道Z*連接HEIDENHAIN光柵測(cè)量尺U0*信號(hào)。
　　
　　Y軸帶有由液壓電磁閥控制的抱閘（不是電機(jī)抱閘）,安裝在Y軸絲杠底部,其原理是液壓沒有啟動(dòng)時(shí)靠彈簧力量將絲杠頂住,絲杠不能旋轉(zhuǎn)。一旦液壓?jiǎn)?dòng)克服彈簧力,絲杠可以旋轉(zhuǎn)。所以抱閘只受液壓?jiǎn)?dòng)或者停止控制,只要機(jī)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?jiǎn)?dòng)控制的接觸器1M的觸點(diǎn)1325。
　　
　　在機(jī)床回參考點(diǎn)時(shí)考慮到安全問(wèn)題,首先Z軸回參考點(diǎn),即Z軸離開主軸方向一定距離,然后別的軸再回參考點(diǎn)。為了方便加工使用,除B軸以外,X,Y,Z軸的零點(diǎn)都不在參考點(diǎn)開關(guān)附近,而是偏移了一定距離。
　　
　　B軸沒有參考點(diǎn)開關(guān),回參考點(diǎn)時(shí)以零脈沖作為參考點(diǎn),所以參考點(diǎn)的實(shí)際位置與圓光柵的安裝位置有關(guān),更換圓光柵測(cè)量系統(tǒng)時(shí)要注意安裝位置,同時(shí)注意修改B軸參考點(diǎn)的偏移量大小。
　　
　　另外B軸電機(jī)帶有抱閘,直流24V電源一通就松開B軸電機(jī)抱閘。
　　
　　主軸還通過(guò)齒輪連接了另外一個(gè)1000線的編碼器,作為主軸定向時(shí)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(shí)使用。
　　
　　主軸采用油霧潤(rùn)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(shí)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(jì)64個(gè)輸入點(diǎn)。
　　
　　16輸入/16輸出遠(yuǎn)程模塊2塊合計(jì)32個(gè)輸入點(diǎn),32個(gè)輸出點(diǎn)。
　　
　　32輸入遠(yuǎn)程模塊1塊,32個(gè)輸入點(diǎn)。
　　
　　總計(jì)配置輸入點(diǎn)128個(gè)。
　　
　　輸出配置:
　　
　　除上面遠(yuǎn)程模塊的輸出32個(gè)點(diǎn)外,還有24輸出模塊2塊,合計(jì)48個(gè)輸出點(diǎn)。總計(jì)配置輸出點(diǎn)80個(gè)。
　　
　　用戶PLC程序設(shè)計(jì)
　　
　　NUM數(shù)控系統(tǒng)軟件介紹
　　
　　PLCTool:它包括MachineManager和PLCTool兩個(gè)部分,前者負(fù)責(zé)傳送PLC程序、加工程序、工具表、螺距誤差補(bǔ)償和機(jī)床參數(shù)。后者負(fù)責(zé)編輯PLC梯形圖。
　　
　　BackUp:負(fù)責(zé)備份數(shù)據(jù)（自動(dòng)全部備份,不用選項(xiàng)）。
　　
　　Editpp:負(fù)責(zé)編輯加工程序。
　　
　　SetTool:負(fù)責(zé)調(diào)整參數(shù)。
　　
　　MMITool:人機(jī)界面定義（自做人機(jī)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(shí)執(zhí)行一次。
　　
　　%TS0:主任務(wù)模塊（掃描時(shí)間20ms）,調(diào)用子程序模塊
　　
　　%TS1-TS5:系統(tǒng)任務(wù)模塊（掃描時(shí)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(bào)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。可以表示為M0.0,M0.B,M0.W,M0.L（分別為位,字節(jié),字和長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)類型
　　
　　通電延時(shí):Ton
　　
　　斷電延時(shí):Toff
　　
　　脈沖延時(shí):Tp（保持導(dǎo)通時(shí)間,可變）
　　
　　PLC用戶程序
　　
　　用戶PLC程序主要包括:（1）液壓?jiǎn)?dòng)/停止和機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng);（2）手動(dòng)/自動(dòng)工作臺(tái)交換;（4）主軸定向和換檔;（3）手動(dòng)/自動(dòng)換刀;（5）報(bào)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(dòng)換刀是加工中心的一個(gè)重要功能,T-30加工中心刀庫(kù)有65個(gè)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(hào)（欲換的刀位號(hào)）和舊刀號(hào)（當(dāng)前主軸位置的刀號(hào)）之間的關(guān)系計(jì)算出刀鏈的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)步數(shù),通過(guò)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)送刀和還刀動(dòng)作。
　　
　　調(diào)試中解決的主要技術(shù)問(wèn)題
　　
　　Y軸下滑問(wèn)題
　　
　　改造前T-30加工中心當(dāng)液壓關(guān)閉時(shí)Y軸由于受重力影響會(huì)下滑大約15u左右,使用中可能造成刀具損壞。改造過(guò)程中經(jīng)過(guò)打表測(cè)量和檢查,發(fā)現(xiàn)在液壓停止時(shí)Y軸絲杠會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,原因是液壓關(guān)閉時(shí)Y軸制動(dòng)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(dòng)Y軸下滑。擰緊背帽,在關(guān)閉液壓時(shí)打表測(cè)量Y軸下滑<5u,達(dá)到允許的范圍。
　　
　　X,Y,Z軸參考點(diǎn)開關(guān)信號(hào)極性問(wèn)題
　　
　　原T-30加工中心X,Y,Z軸參考點(diǎn)開關(guān)使用的是負(fù)極性接近開關(guān),即達(dá)到參考點(diǎn)開關(guān)時(shí)電平（0V）,而NUM數(shù)控系統(tǒng)對(duì)參考點(diǎn)開關(guān)信號(hào)的要求是正極性,為了適應(yīng)這一要求,我們?yōu)槊恳粋€(gè)軸增加了一個(gè)帶常閉觸點(diǎn)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(shí)繼電器吸合,D端輸出低電平（0V）,當(dāng)接近開關(guān)起作用時(shí),Uab=0V,繼電器失電,常閉觸點(diǎn)閉合,Ud=24V,輸出高電平,滿足NUM數(shù)控系統(tǒng)對(duì)參考點(diǎn)開關(guān)信號(hào)的要求。
　　
　　由于B軸在回參考點(diǎn)時(shí)沒有使用參考點(diǎn)開關(guān)信號(hào),而是用零脈沖信號(hào)作為參考點(diǎn)信號(hào),所以不存在極性轉(zhuǎn)換問(wèn)題。
　　
　　冷卻液不暢通問(wèn)題的解決
　　
　　原機(jī)床從主軸端孔（9個(gè)）中噴冷卻液,由于多年的使用加之冷卻液不干凈,9個(gè)端孔有7個(gè)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(gè)端孔都能夠噴射冷卻液。
　　
　　原機(jī)床的冷卻泵經(jīng)過(guò)多年的使用出現(xiàn)泄漏,造成冷卻壓力達(dá)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(tái)出現(xiàn)問(wèn)題的解決
　　
　　在交換工作臺(tái)時(shí)出現(xiàn)向B軸托盤推其中一個(gè)工作臺(tái)的過(guò)程中,另外一個(gè)工作臺(tái)也向外運(yùn)動(dòng)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(shí)從電路上采取措施加以解決。
　　
　　在接通一個(gè)電磁閥向B軸托盤推工作臺(tái)的同時(shí),置位另外一個(gè)電磁閥,使其拉住另外一個(gè)工作臺(tái)不至于它向外移動(dòng),較好的解決了出現(xiàn)的問(wèn)題。用同樣的方法我們也解決了換刀門出現(xiàn)的在換刀過(guò)程中下落問(wèn)題。
　　
　　（來(lái)源：弗戈金屬加工網(wǎng)）