数控加工中心控制系统的下位机软件运行于Turbo PMAC中。系统有效地利用了 Turbo PMAC提供的资源,使大量实时控制功能在下位机中完成,减少了 PC与Turbo PMAC之 间的数据传输。当数控加工中心开始运行后,运动过程完全不依赖于上位机软件系统,即 使上位机出现软件故障,也不会影响数控线轨加工中心运动目标的完成,使上位机系统在不影 响数控立式加工中心运行程序的情况下重新复位并恢复到正常状态。
下位机软件系统由PLC程序、运动程序、算法程序和相关变量定义构成。Turbo PMAC 内置了 PLC功能,且支持多程序运行,通过PLC程序实时监测设备运行状态,并检测和 执行上位机发来的指令信号,其主要功能包括安全运行监控、数控系统起停、机床I/O初 始化、刀库自动换刀控制,数控系统矩阵键盘控制等。
4.3.1基于PMAC的加工中心斗笠式刀库自动换刀控制系统
基于PMAC的CNC加工中心的刀库采用的是10把刀斗笠式刀库,该刀库主 要由三相异步电机、限位开关、气缸和刀盘等组成[53]。换刀时,根据目标刀具号和当前刀 具号的差值判断刀库电机正反转,实现就近找刀;通过气缸装置使刀库伸出或缩回,与主 轴相配合进行换刀,由气动打刀缸来实现主轴的抓刀和松刀;在刀库上设有刀具计数开关, 刀库每转过一个刀位,便产生一个脉冲信号,根据脉冲信号的个数判断出刀库转过几个刀 位,实现刀库准停[54]。该刀库采用固定刀位管理:刀套的编号即是刀具的号码。
斗笠式刀库自动换刀过程
U刀库控制系统进行初始化。刀库的一号刀位应该停在刀库的换刀位置上,如果刀 库没有零点检测信号,需要首先用手动方式将刀库转到一号刀位位置,然后才能执行初始 化命令。初始化后的结果是:刀库停在一号刀位置上且不装刀,刀库其它位置装刀,主轴 装1号刀,将主轴刀号设置为1 , PLC刀库计数器直接置1。在不发生乱刀、刀盘旋转至 主轴目前刀号中断和刀盘旋转至目标刀号中断的时候,只需初始化一次即可。
刀库处于初始位置,此时刀库远离主轴[55]。刀库气缸磁性接近开关A发送信号到数控 机床的PLC中,对刀库状态进行确认,确认无误后,中间变量P的值为1。
1.2数控系统接到换刀指令M06之后,NC将发给PLC—个内部信号,启动自动换刀 程序。对指令的目标刀号和当前主轴刀号进行比较,如果相等,直接发出换刀完成信号, 如果不等,启动换刀程序,进入下一步,中间变量P的值为2[55]。
Z轴运动到第一参考点位置,同时主轴准停,中间变量P的值为3。
1.4判断主轴有没有刀,假如没刀,则刀库不用进行取刀过程,可直接进入换取新刀 过程,中间变量P的值为4。跳转到步骤1.5继续执行换取新刀程序[56]。假设主轴有刀, 则要先取下旧刀再更换新刀,中间变量P的值为5。跳转到步骤1.4.1执行取下旧刀程序[56]。
1.4.1主轴有刀时,需要进一步判断当前主轴刀号与当前刀号是否相等,若不相等,调 用刀库就近换刀子程序,命令刀库旋转,直到当前刀号与主轴刀号相等,刀库停止旋转。 中间变量P的值为6。
1.4.2 Z轴运动到第二参考点位置,将当前主轴上的刀具还到刀库中对应的刀位上。 中间变量P的值为7。
1.4.3刀库前进到换刀位置,到位后刀库气缸磁性接近开关B发送信号到数控机床的 PLC中,对刀库状态进行确认,确认无误后,中间变量P的值为8。
1.4.4刀库抓刀确认后,主轴上的打刀缸电磁阀得电,主轴吹气松刀。主轴松刀后打 刀缸伸出限位开关C发送信号到数控机床的PLC中,确认本步动作执行完成,允许下一 步动作开始[56]。中间变量P的值为9。
1.4.5 Z轴运动到第一参考点位置。中间变量P的值为10。跳转到步骤2.6继续执行换 取新刀程序。
1.5主轴无刀时,刀库前进到换刀位置,到位后刀库气缸磁性接近开关B发送信号到 数控机床的PLC中,对刀库状态进行确认,确认无误后,中间变量P的值为11。
1.6调用刀库就近换刀子程序,中间变量P的值为12。
1.7 Z轴运动到第二参考点位置,气动打刀缸电磁阀失电,主轴抓刀。主轴抓刀后打刀 缸收回限位开关D发送信号到数控机床的PLC中。中间变量P的值为13。
1.8刀库后退到初始位置,到位后刀库气缸磁性接近开关A发送信号到数控机床的 PLC中,对刀库状态进行确认,确认无误后,中间变量P的值为14。
1.9 Z轴运动到第一参考点位置,换刀结束,主轴定位解除,向数控系统发送换刀完成 信号。中间变量P的值为0。
本编程方法的重点是将刀库换刀的动作进行分步。“步”存储在一个中间变量P中,刀 库换刀时,每一个动作正确完成后,中间变量P的值都会改变,成为下一个动作启动的必 要条件,整个换刀动作完成以后将中间变量P置零,下一个换刀命令到来后又从步1开始 执行[57]。这样不仅使PLC程序简单、直观,而且由于“步骤”是唯一的,这样就能避免信 号之间的互相干扰,保证了刀库换刀的安全可靠,并可对每一个动作的执行情况进行监控, 避免出现事故。
换刀系统程序设计
为了方便刀库的调试,刀库控制系统设有自动和手动两种工作方式。在自动工作方式 下,给定目标刀号,刀库就能够实现就近找刀,自动换刀,并能够对换刀过程的每一个动 作是否到位进行监控,以保证换刀过程的安全可靠。在手动工作方式下,实现刀库调试与 维修时用到的各种手动操作功能,这些功能包括刀库正、反转,主轴松、紧刀,刀库伸出, 刀库后退和刀库返回原点等。
2.1自动就近换刀
在自动运行模式下,系统按照换刀流程,顺序完成各步动作,其中如何根据目标刀具 号和当前刀具号的差值判断刀库应该正转还是反转,从而实现就近找刀,是PLC程序的一
项重要任务。刀库就近换刀流程图如图4-10所示。
当收到调用刀库就近换刀子程序命令后,比较当前刀号和目标刀号的数值的大小,当 前刀号等于目标刀号的时候,刀库停止转动,发送换刀完成指令[58];当前刀号大于目标刀 号的时候,其差值等于当前刀号减去目标刀号;当前刀号小于目标刀号的时候,其差值等 于当前刀号加上刀库总数然后再减去目标刀号。再比较差值与5的大小,如果差值小于或 等于5,旋转步数等于差值,刀盘正转;如果差大于5,旋转步数等于刀库总数减去差值, 刀盘反转。在刀库上设有刀具计数开关,刀库每转过一个刀位,便产生一个脉冲信号,旋 转步数相应减一,直到等于零时,刀库停止旋转[58]。为了刀库能准确的停在换刀位置上, 可延长刀库停止的时间。同时,不断更新当前刀号,根据刀库旋转方向的不同,当前刀号 加1或者减1,当加到最大值或者减到最小值时,当前刀号寄存器重新赋初值[58]。其关键 程序见附录二。
2.2手动换刀
在手动运行模式下,刀库旋转有点动和连续,如何根据刀库旋转方向的不同,实时更 新当前刀号,以及按钮松开后刀库准确的停在换刀位置上,是手动换刀PLC程序的一项重 要任务。
对于按钮开关作为输入信号时产生的抖动,可采用软件延时的方法进行消抖;对于如 何判断点动和连续,可启用一个简单的计数器,根据计数器值的大小来确认点动或连续; 对于刀库能准确的停在换刀位置上,可延长刀库停止的时间;对于实时更新当前刀号,可 根据刀库旋转方向的不同,当前刀号加1或者减1,当加到最大值或者减到最小值时,当 前刀号寄存器重新赋初值,如果更新完的当前刀号与刀库停止时的刀号不一致,可在计数 前适当加上一定延时。其关键程序见附录二。
本文采摘自“基于PMAC的加工中心开放式数控系统研究”,因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示,有需要者可以在网络中查找相关文章!
本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考,转载请注明
2021-09
星瀚系列是宇匠数控打造的颠覆性产品,在高精度加工的情况下保证高速、高刚的特性,是真正意义的高速加工中心,其性能及质量可媲美进口高速加工中心。同时可配置超声波系统与石墨集尘系统,亦可运用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉尘料的加工;… [了解更多]
2021-09
星瀚S系列是宇匠数控打造的颠覆性产品,采用全闭环设计,在高精度加工的情况下保证高速、高刚的特性,是真正意义的高速加工中心,其性能及质量可媲美进口高速加工中心。同时可配置超声波系统与石墨集尘系统,亦可运用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉尘料的加工;… [了解更多]
2021-09
TC系列超声波陶瓷雕铣机,是利用了超声波高频振动原理作用于刀具,使刀具产生了16KHz-40KHz(每秒16000-40000次)的连续高强度脉冲冲击,带动磨头冲击工作。当工件的局部应力远远超过材料脆裂极限,材料局部破碎去除。 适用范围 特别适用于陶瓷(氧化锆、氧化铝、氮化铝… [了解更多]
2020-10
1 问题的提出数控加工夹具是数控CNC机械制造加工过程中用来 固定加工对象,使之占有正确的位置,以满足加工工艺条件、迅速、方便、安全地安装工件的装置。夹具通常由定位元件、夹紧装置 、对刀引导元件、分度装置、连接元件及夹具体等组成[1]。图1所示零件是应用于系列矿用防爆电器产品上的… [了解更多]