1 機(jī)床電氣控制系統(tǒng)
本文介紹的動(dòng)龍門(mén)、雙主軸、雙軸組數(shù)控機(jī)床主要由機(jī)床操作面板(包括顯示器)，X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2六個(gè)直線坐標(biāo)軸(其中X1、X2為龍門(mén)同步軸)，雙主軸及機(jī)床的液壓、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)等機(jī)床輔助功能組成。機(jī)床的電氣系統(tǒng)包括數(shù)字控制系統(tǒng)(CNC)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)及機(jī)床的輸入/輸出PLC控制系統(tǒng)等。數(shù)控系統(tǒng)主要完成人機(jī)對(duì)話操作和6個(gè)坐標(biāo)軸、2個(gè)主軸及機(jī)床輔助裝置的控制。該機(jī)床的坐標(biāo)軸采用日本安川公司Σ系列的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和伺服電動(dòng)機(jī)，主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)采用日本安川公司 626MC5系列驅(qū)動(dòng)器和專用主軸變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。由于該機(jī)床的控制軸數(shù)及多軸組的要求，其數(shù)控系統(tǒng)采用法國(guó)NUM1060Ⅱ型數(shù)控系統(tǒng)。
2 NUM1060Ⅱ型數(shù)控系統(tǒng)
NUM1060 是NUM公司最高檔的數(shù)控系統(tǒng)，也是世界上最高檔的系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的功能及友好的界面。NUM1060Ⅱ型數(shù)控系統(tǒng)可以控制8個(gè)軸，四軸聯(lián)動(dòng)是基本配置。系統(tǒng)中的圖形功能管理CNC面板顯示和鍵盤(pán)，內(nèi)存用來(lái)存儲(chǔ)操作程序、PLC程序和用戶文件。還提供了兩個(gè)通信接口及RS232、RS485、 RS422通信方式任意選擇。此外，還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，為用戶預(yù)留了網(wǎng)絡(luò)接口。該機(jī)床應(yīng)用了NUM1060很多強(qiáng)大的功能。
多軸組功能 該機(jī)床具有雙主軸，而且兩個(gè)主軸要能夠同時(shí)切削，這就要求系統(tǒng)具有雙軸組功能。雙軸組的控制優(yōu)點(diǎn)就是系統(tǒng)內(nèi)部具有兩個(gè)相對(duì)的通道，每個(gè)通道都有相對(duì)獨(dú)立的 PLC、NC信息交換區(qū)，M代碼、T代碼及PLC變量和標(biāo)志位。系統(tǒng)可在公共軸組方式和獨(dú)立軸組方式間切換。當(dāng)系統(tǒng)工作在公共軸組時(shí)，兩個(gè)軸組具有相同的工作方式。當(dāng)系統(tǒng)工作在獨(dú)立軸組時(shí)，兩個(gè)軸組可以有不同的工作方式，可獨(dú)立操作。該機(jī)床把X1、Y1、Z1、X2放在軸組1中，把Y2、Z2放在軸組2 中，機(jī)床的兩個(gè)主軸分配到不同的軸組中。在不同的軸組中，兩個(gè)主軸可以分別以自己的轉(zhuǎn)速、方向同時(shí)或單獨(dú)工作，而且在每個(gè)軸組中都可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)給定的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)。
龍門(mén)同步功能 該機(jī)床為動(dòng)龍門(mén)結(jié)構(gòu)，且跨度較大，所以采用雙驅(qū)動(dòng)方式，這就要求兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)保持同步。采用NUM數(shù)控系統(tǒng)的軸同步功能，即用兩個(gè)軸口對(duì)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，用NC軟件來(lái)保證它們具有相同的加速度、速度環(huán)和位置環(huán)。
3 NUM1060數(shù)控系統(tǒng)的PLC
NUM1060 系統(tǒng)為內(nèi)置式PLC，使用NUM系統(tǒng)提供的輸入/輸出接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)PLC的掃描周期刷新存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，PLC讀取外界數(shù)據(jù)是通過(guò)%I變量，而PLC向外界輸出數(shù)據(jù)是通過(guò)%Q變量進(jìn)行的。內(nèi)置式PLC與NC之間則通過(guò)交換區(qū)交換數(shù)據(jù)，交換區(qū)中的內(nèi)容是NC與PLC之間輸入/輸出的數(shù)據(jù)。 NUM數(shù)控系統(tǒng)中PLC程序的編制采用梯形圖形式，是梯形圖語(yǔ)言和語(yǔ)句表語(yǔ)言的結(jié)合(即語(yǔ)句表指令可以直接寫(xiě)在梯形圖上，不需要進(jìn)行梯形圖與語(yǔ)句表的相互轉(zhuǎn)換)，并且其結(jié)構(gòu)為多任務(wù)方式，特別適合于PLC比較復(fù)雜的程序。NUM提供了強(qiáng)大的PLC指令，PLC程序可以動(dòng)態(tài)地在屏幕上顯示。通過(guò)可以在 WINDOWS系統(tǒng)下運(yùn)行的PLCTOOL軟件，可以實(shí)現(xiàn)在PC機(jī)上編好的程序與NC進(jìn)行傳輸并實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。 注：雙軸組功能涉及的PLC變量：
%W2.2 公共軸組與獨(dú)立軸組切換
%W17.B 軸組選擇，用于顯示相應(yīng)軸組數(shù)據(jù)
%Wg03.B 獨(dú)立軸組工作方式選擇(g=1～8為軸組號(hào)，下同)
%Wg00.5 軸組g的M功能應(yīng)答信號(hào)
%Wg01.2 獨(dú)立軸組g的循環(huán)啟動(dòng)請(qǐng)求
%Wg01.1 獨(dú)立軸組g的循環(huán)停止請(qǐng)求
%Wg02.B 軸組g的進(jìn)給倍率
%Wg1E.W 軸組g要求應(yīng)答的M功能編碼
%Wg7C.L 軸組g的刀具號(hào)
同步軸功能涉及的PLC變量：
%W4.4 軸同步信號(hào)
4 該機(jī)床的參數(shù)設(shè)定
NUM1060 的參數(shù)按數(shù)據(jù)類(lèi)型可分為十六進(jìn)制、三十二進(jìn)制和十進(jìn)制等幾類(lèi)。按功能可分為軸的配置、測(cè)量參數(shù)的設(shè)定、伺服控制參數(shù)的設(shè)定、行程設(shè)定、主軸參數(shù)設(shè)定、輔助功能參數(shù)、通信參數(shù)的設(shè)定、DISC軸參數(shù)的設(shè)定共8個(gè)方面。在參數(shù)設(shè)定的時(shí)候，通過(guò)這幾個(gè)方面去設(shè)定，非常方便靈活，易學(xué)易用。 注：雙軸組功能相關(guān)的參數(shù)：
P97 系統(tǒng)軸組數(shù)，該參數(shù)定義數(shù)控系統(tǒng)的軸組數(shù)
P0 被顯示的軸，該參數(shù)定義數(shù)控系統(tǒng)被顯示的軸
P2 測(cè)量軸，該參數(shù)定義數(shù)控系統(tǒng)測(cè)量軸
P3 伺服軸和插補(bǔ)軸，該參數(shù)定義數(shù)控系統(tǒng)伺服軸和插補(bǔ)軸
P5 軸組的機(jī)床配置，該參數(shù)定義軸組的機(jī)床類(lèi)型
P9 軸分配到軸組，該參數(shù)用來(lái)將軸名與實(shí)際地址聯(lián)系起來(lái)
同步軸功能的相關(guān)參數(shù)：
P27 雙軸關(guān)聯(lián)定義，該參數(shù)用來(lái)將一從動(dòng)軸分到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸
P28 同步軸的關(guān)聯(lián)使能，該參數(shù)用來(lái)使能驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸的同步
P24 同步軸的對(duì)稱性，該參數(shù)用來(lái)指定一個(gè)軸允許的同步誤差、校正系數(shù)和最大同步誤差
通過(guò)對(duì)上述參數(shù)的設(shè)定，這臺(tái)動(dòng)龍門(mén)雙軸組的數(shù)控機(jī)床已基本上具有了它相應(yīng)的功能。
5 該機(jī)床工件編程所注意的問(wèn)題
多軸組的加工程序是由對(duì)應(yīng)于每個(gè)軸組的程序組合而成。每一程序都有一個(gè)共同的基本序號(hào)，其后跟一個(gè)指定軸組用的索引號(hào)。加工程序的子程序不需要索引號(hào)。
此外對(duì)于本機(jī)床還有一個(gè)特殊的指令，即G78軸組同步功能，因?yàn)橥捷S放在軸組1中，所以軸組同步在程序編制過(guò)程中一定要注意。
例如：
%8.1 軸組1的程序序號(hào)
N10…
N20…
M30…
N40 G78 Q1
N50…
N60…
N70 G78 Q2 P1.2 等待%8.2中的Q1
N80…
%8.2 軸組2的程序序號(hào)
N10…
N20…
N30…
N40 G78 P1.1 等待%8.1中的Q1
N50…
N60…
N70 G78 Q1
N80…
N90 G78 P2.1
當(dāng)程序%8.1中出現(xiàn)標(biāo)志1的時(shí)候，%8.2中N40才會(huì)往下運(yùn)行，而%8.2中出現(xiàn)標(biāo)志1時(shí)，%8.1中N70才會(huì)往下運(yùn)行。%8.1中出現(xiàn)標(biāo)志2時(shí)%8.2中N90才會(huì)往下運(yùn)行。
這臺(tái)動(dòng)龍門(mén)雙軸組機(jī)床的主要功能和控制均由上面幾個(gè)方面完成，其中PLC的處理更是這臺(tái)機(jī)床必不可少的。處理好了上面這些參數(shù)、變量，雙軸組龍門(mén)同步的機(jī)床便可以正常工作。
這臺(tái)動(dòng)龍門(mén)雙軸組數(shù)迭機(jī)床已經(jīng)過(guò)有關(guān)部門(mén)的鑒定。實(shí)踐表明，NUM1060Ⅱ型數(shù)控系統(tǒng)在這臺(tái)機(jī)床上的應(yīng)用是成功的，對(duì)今后使用NUM1000系列數(shù)控系統(tǒng)有一定的借鑒作用，也對(duì)今后同類(lèi)數(shù)控機(jī)床的開(kāi)發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。
