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数控折弯机床电气控制系统的总体结构

发布时间:2018-9-2
  随着汽车、航空航天等行业的飞速发展,机械产品日益复杂,高速、高精加工已经成为制造技术的重要发展趋势。为了满足高速、高精的要求,数控系统、主轴和伺服驱动系统等成为机床的重要组成部分,数控折弯机床应运而生。用数字控制技术对机床的运动及其加工过程进行自动控制的机床,称为数控折弯机床。数控折弯机床是自动化的集中体现,在电气控制部分,除了一般机床的电气控制线路外,还包括数控系统。1所示为数控折弯机床电气控制系统的总体结构框图。
  其中,数控系统是实现数字控制的重要装置,是机床的核心,机床动作的数字信号均由数控系统发出。驱动装置和机床电气控制装置位于数控系统和机床之间。
  国家标准中把用计算机控制加工功能,实现数值控制定义为计算机数值控制(Computer Numerical Control,CNC),通常又称计算机数控。计算机数控系统是在硬件数控系统的基础上发展起来的,由硬件和软件两部分组成。它将软件和硬件合理地组合,控制输入、处理数据、插补运算和信息输出,控制执行部件,使数控折弯机床按照一定的要求进行加工。CNC系统包括微处理器(CPU)、存储器、总线、I/o接口,以及相应的控制软件。CNC系统的输入信号包括急停信号、超程检测信号、刀位信号、速度到达信号、松开到位、夹紧到位等。输出的信号包括各坐标轴的进给速度、方向和位移,还有主轴变速、换向和启停,换刀指令,冷却、润滑的控制,工件的松开、夹紧等。
  1、折弯机床CNC系统的基本功能
  折弯机床CNC系统的功能由大量的软件和硬件来实现,以满足机床各种复杂的控制要求。
  折弯机厂家的CNC系统通常都包括以下基本功能:
  (1)操作方式
  CNC的操作方式通常有自动、编辑、MDI、DNC、手动、手轮、回零等。
  (2)运动控制
  运动控制包含的内容有控制轴数和通道数、插补功能、进给速度控制、位移量控制等。
  折弯机床控制轴数和通道数是指CNC能对多少个进给轴进行控制,可以多少轴联动,例如,3轴3联动、5轴4联动等。通道数是指能同时执行加工任务的数量,如双通道就是可以同时对两个不同的工件进行加工。
  插补是指在一条已知的轨迹上进行数据点密集化,CNC系统通过软件实现插补计算。实际上插补功能分为粗插补和精插补,粗插补中软件每次插补一个小线段,精插补是根据粗插补的结果,将小线段分为单个的脉冲输出。有直线插补、圆弧插补、空间曲线插补等多个插补方式。
  进给速度控制是指根据加工要求,用指令指定机床的进给速度,包括切削进给速度和同步进给速度。切削进给速度以每分钟进给的毫米量来指定刀具切削进给速度,如200mm/min,对于回转轴,就是每分进给的角度。同步进给速度以主轴每转进给的毫米量来指定刀具切削进给速度,如0.05mm/r,指定同步进给速度的机床,主轴装有位置编码器,进给速度用于编写切削螺纹的加工程序。
  位移量控制是指CNC根据指令控制机床对应轴执行指令的移动量。位移量的范围与机床结构设计有关,最小位移量通常为1.1或0.1um。
  (3)准备功能指令
  又称G指令,用于指定折弯机床的动作方式,如基本移动、程序暂停、刀具补偿、坐标设定、程序暂停、基准点返回、固定循环等指令。很多加工程序,如螺纹加工、钻孔、深孔钻削等,需要完成十分典型的循环动作,将这些循环动作预先编程存入系统的存储器内,用G代码编写指令,就形成了固定循环指令,这样可以大大简化编写的加工程序。
  (4)辅助功能用
  来指定折弯机床主轴的启停和转向、切削液的开关、润滑的开启与关闭等。辅助功能一般是开关量的控制,用M指令代码进行指令。各个折弯机厂家的CNC系统设定的辅助功能有所差别并且许多是自定义。
  (5)T功能
  用来选取加工所需刀具。包括选取的刀具种类和数量、自动换刀方式和刀具的编码璃式。指令代码以T开头,T后面数字代表刀具的编号。
  (6)S功能
  用来控制主轴转速。有模拟量控制和开关量控制之分。
  (7)人机交互图形编程功能
  通过计算机辅助编程,特别是根据工件图纸,CNC系统自动计算交点、切点和圆心镯标等,并自动生成加工程序的功能称为人机交互图形编程功能。它大大提高了编程效率。目前,很多CNC系统具备宏程序功能,这些功能使折弯机工作人员很快地进行工作。
  (8)通信功能
  CNC系统的RS.232接口,满足了柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统(C蹦S)的需求。随着技术的发展,有的CNC系统通过制造自动化协议(MAP),与工厂的通信网络相连。目前CNC系统大都增加了以太网通信接口。
  (9)自诊断功能
  CNC系统中设置有各种诊断程序,防止折弯机床故障的发生,或者在故障发生后迅速查明故障类型和部位。这样可以减少停机时间。