基于FANUC数控系统TH7640加工中心电气控制系统的设计.doc

1绪论 随着经济的发展,各行业不仅对零件精度要求越来越高,而且对零件的形状也有非常高的要求,在这时,车床和铣床不能解决零件精度和形状的问题,人们迫切需求一种新的数控床来解决这些问题。随之,加工中心面世,加工中心以其独特的加工角度和庞大的刀具刀库,能够将多道工序集中在一起,这样解决了加工精度和加工形状等问题。而FANUC数控系统作为世界著名数控系统,其稳定性非常高能很好的与加工中心配合,有着很广阔的市场空间。 1.1数控系统基本情况构成 1.1.1硬件构成 考虑到机床数控的功能、自动化程度和加工精度,计算机数控系统在硬件上有多种构成方式。以经济型数控系统为例,它由主模块(含有系统控制与管理功能的模块)和PLC模块两个含微处理器电路的模块组成,CNC核心功能、通信、显示和可编程控制器的逻辑控制功能等任务都由它们共同完成。 1.1.2软件构成 数控机床的加工过程是用数控加工程序描述并输入数控系统的。对输入的数控加工程序进行译码、刀补处理及插补运算等,是由数控系统的控制软件实现的。在现代数控系统中,一般使用PLC进行数控加工程序中有关机床电器的逻辑控 制及其它一些开关信号的处理,这些逻辑处理和控制是用PLC控制程序来实现的,它常采用梯形图语言来编写。此外,数控功能程序和PLC控制程序的运行也都需要相应的计算机系统软件的支持。 计算机数控系统的软件结构有:数控硬件、各种外设;外设驱动软件;实时管理软件依赖于硬件部分;实时管理软件不依赖于硬件部分;图形库;实时数据库;数控功能程序。 1.1.3主要工作过程 接通电源后,数控装置和可编程控制器都对数控机床组成部分的工作状态进行检查和诊断,并设置初始状态。 数控机床正常工作后,开始输入数控加工程序。数控加工程序在加工准备阶段利用专门的编程系统产生,保存到数控介质上,再输入数控装置或者采用通讯方式。另一种情况,直接利用数控装置的编程环境进行数控加工程序的编写。加工控制信息输入后,可选择一种加工方式启动加工运行。此外,数控装置在系统控制程序作用下,首先对输入的加工控制信息进行预处理,即进行译码、刀补计算和速度处理等,然后开始逐段执行数控加工程序。 在连续轮廓加工过程中,数控装置要根据轮廓段已知的几何数据,以及相应工艺数据中的速度信息,计算出轮廓段起点、终点之间的一系列中间点,分别向各个坐标轴发出方向、大小和速度都确定的协调的运动序列命令,通过各个运动轴的合成,获得数控加工程序要求的工件轮廓的刀具运动轨迹。 数控装置向各个轴伺服系统发出命令值,位置调节器将其与机床上位置检测元件测得的实际位置相比较,经过调节,输出相应的位置和速度控制信号,控制各轴伺服系统驱动机床刀具或工作台运动,从而加工出要求的零件轮廓。 由数控装置发出的开关命令在系统控制程序的指挥下,在各加工程序段插补处理开始前或完成后,适时输出给机床逻辑控制器,由它将开关命令和机床反馈的回答信号一起被处理和转换为对机床开关电器的控制命令。 在机床的运行过程中,数控系统要随时监视数控机床的工作状态,通过显示部件及时向操作者提供工作状态和故障情况。此外,数控系统还要对机床操作面板进行监控。 1.1.4信息流处理过程 根据零件图样和加工工艺编写出数控加工程序送给CNC装置,在内部进行一系列的处理后,输出给相应的位置控制信号给伺服系统,通过电动机和滚珠丝杠副驱动工作台或刀具进行移动,最后加工出合格的零件。其信息流流程图如图 1.1所示: 图1.1信息流处理过程 1.1.5数控系统的功能 (1)核心功能 所谓核心功能,是指一般数控系统必须具备的功能,包括准备功能(G功能)、进给功能(F功能)、主轴转速功能(S功能)、辅助功能(M功能)、刀具功能(T功能)等。 (2)可选功能 编程功能、加工模拟功能、监测和诊断功能、测量和校正功能、用户界面功能、通信功能、单元功能 (3)先进功能 半径直接编程、倒角功能、恒线速度切削功能、刀尖圆弧半径补偿功能、刀具寿命管理功能、镜像加工功能、自动交换工作台功能、靠模加工与数据采集功能、动力刀具与C轴功能、子程序与用户宏程序、循环加工功能、跳步功能、自动工件检测功能、螺纹加工中的特殊功能、同步轴控制功能、先进伺服控制功能、逆动功能、比例缩放与坐标旋转功能。 1.2文本结构 本文以TH7640加工中心的项目作为应用背景,全文共分为六章,各章的主要内容如下: 第一章扼要地介绍了数控系统的基本情况。 第二章给出了基于FANUC系统TH7640加工中心的设计方案以及介绍了FANUC 0i-MC数控系统。 第三章对基于FANUC数控系统的TH7640加工中心控制系统的电气硬件方面进行了详细的设计和分析,包括主电