数控机床的功能（共9篇）
数控机床的功能 篇1
摘要：MDC (制造数据管理系统) 通过先进的软硬件采集技术对数控设备进行实时、自动、客观、准确的数据采集, 实现生产过程的透明化管理。本文基于MDC对机床运行信息、报警文本进行提取修正, 开发同步程序, 写入企业短信平台, 实现数控机床运行、报警信息短信通知功能。
关键词：MDC,数据采集,同步程序,企业短信平台,发送
制造数据管理系统MDC (Manufacturing Data Collection&Status Management) 主要用于采集数控机床和其他智能设备的工作和运行状态数据, 实现对设备的监视与控制, 并对采集的数据进行分析处理的车间应用管理和决策支援系统, 为实际生产管理与维护提供便利, MDC实现机床运行信息的可追溯, 但信息无法及时、便捷地传达给实际生产相关人员, 仅能在系统中查询。
本文介绍了一种利用同步程序将MDC采集的机床运行信息、报警信息提取修正, 实现机床运行、报警信息短信通告功能开发应用。
1 机床在线数据采集管理原理
应用在线监控程序通过其主体框架去协调和调用监控子项 (监控子项是实现了统一接口的各种类型的机床监控程序) 、分析打包模块、数据处理模块, 通信模块等等。监控子项将采集到的各项数据传送给框架, 框架通过分析打包模块对原始数据进行初步的分析和打包, 接着框架把分析的结果形成实时状态;并传向服务程序。
服务程序通过其主体框架协调调用各模块, 接受来自和各客户端、各监控端和报表方面的消息, 然后通过信息综合模块对消息和数据进行综合和同步, 并对监控程序发送的数据包队列做过滤和分析, 然后存入数据库。
MDC利用Web Services的工作原理, 将部分数据 (包括机床运行时间、机床开机时间、机床运行效率、机床利用率等等) 以服务接口形式, 从数据库提取出来, 实现了对机床当前运行状态、运行程序、报表分析等运行信息的详细监控分析, 为了解工厂生产运行状态提供第一手数据。
2 系统逻辑结构———分布式控制网络
MDC系统应用分布式控制网络, 通过现代化的网络手段将分散的数控设备联网, 进而实现程序、运行、监控等数据远程交互的技术手段。如图1所示。
3 机床报警信息对维护工作的影响
数控机床是机械加工中的主力设备, 降低设备故障停机时间、提高现场运行效率是提升加工产能的关键。2011年公司搭建了分布式数控系统DNC, 布置制造数据管理系统MDC实现了电脑上监控现场设备的开动情况 (停机、加工、程序运行等) , 并进行统计分析。但是实际管理中, 历史数据的查阅仅能对后期改进提供依据, 实时发生状态通知到人并及时解决方面的信息化管理还是空白。
数控机床报警信息是机床维护的指引, 但引起报警的故障原因是多样的, 仅依靠专业维修人员排查故障点, 工作量繁重, 费时费力, 大量实际维修工作中, 60%以上报警由检测异常造成的, 操作者即可进行处理, 但因无相关指导而造成机床停滞, 浪费资源。
4 数控机床短信报警功能应用
利用信息同步程序将MDC采集的机床运行信息、报警信息提取修正, 实现运行、报警信息短信通告功能, 最终实现以数字化的维修、TPM技术支持。
机床运行信息短信报警系统利用已搭建的分布式控制网络如图1所示, 利用数控系统分区及报警文本设置位置与规则, 普通机床控制原理;通过系统信息提取、处理措施添加、信息同步软件、SQL表数据规整等手段实现机床运行信息的报警系统开发。
4.1 系统结构设计
1) 项目主体为实现现场加工设备的实时运行状态管控。设备运行状态分为维修停机 (报警) 、生产待机、运行三类;现场异常处理主要围绕维修停机与生产待机进行。一方面, 研究分析数控系统报警文本, 筛选可造成机床停机的报警文本, 进行编辑, 添加相应的处理措施, 并通过MDC系统进行提取;另一方面, 将机床待机时长进行判定, 超出时限通知生产管理人员及时处理现场异常, 以上两种信息通过同步程序实现即时提取, 即时发送生产、维护相关人员。系统开发围绕此主线进行。
2) 通讯流程设置;将报警文本、待机信息提取后, 同步至与电信运行商 (移动/联通/电信) 共同建立的公司级短信平台, 发送至相关人员手机, 实现信息实时通讯, 如图2所示。
4.2 研究数控系统报警信息提取与编辑, 并进行MDC系统导入
1) 通过分布式控制网络映射对应数控机床的网络驱动器, 提取数控机床报警文本;数控机床控制系统后台中D盘为安装文件, F盘为数控系统执行文件, 机床报警信息是机床通过数控系统逻辑判断、PLC控制点触发出现。报警信息解决措施的添加必须保持寻址号码 (即报警号) 不变, 编辑语句释义, 然数控系统不支持在机编辑功能。本文利用现场分布式数控网络映射数控系统的网络硬盘驱动器, 读取在USER盘dhmb.dir文件中MS—DOS文件, 使用记事本或写字板打开, 实现数控系统的报警文本提取及机外在线编辑, 将编辑后的文档替代数控系统中原有文档如图3所示。
2) 文本导入;MDC提供了丰富的报警文本编辑功能, 可实现报警信息修正功能, 确定与机床报警号相同, 即可将编辑后文本导入MDC系统 (TXT文本格式) , 实现机床数控系统报警与MDC报警记录的信息相同。
3) 信息通过MDC系统实时提取;短信报警同步程序通过MDC采集到的机床数据服务接口, 获取机床报警、运行数据如图4所示。
4.3 停机信息判别发送, 智能化报警提示
短信通同步程序将报警信息分为一般报警、紧急停机报警、机床待机、生产待机等类型, 待机时间设置为2h (发送调度) , 4h (发送生产、设备管理人员) , 人员收到信息, 即可进入生产问题解决中。对于机床报警, 停机报警直接发送操作者与维修人员, 操作者根据信息提示即刻投入简单的故障点排查中, 提高机床维修效率, 为TPM提供现场技术支持如图5所示。
4.4 运行情况
该系统已稳定运行32个月, 机床待机信息提示功能覆盖制造事业部50台数控/非数控机床, 信息发送准确, 提示记录可追溯。数控机床短信报警功能覆盖全公司32台数控机床, 形成可追溯的数字化维修指导。自运行以来生产管理、设备维护、机床操作等部门反映信息反馈及时, 可靠, 现场设备开动率提升至58%, 维修效率提升22%以上。
5 结论
机械制造业中, 现阶段设备的监控实施多停留在网络传输至服务器进行处理, 仅能使用电脑进行查看, 特别是大型制造企业, 安排专人进行数据核对费时费力。本文介绍的机床短信报警系统, 将实时信息发送至相关人员移动终端上, 节省查询、等待时间, 提高生产过程中异常处理与管理效率。
参考文献
[1]徐翔斌, 方水良.基于异构CNC系统开放式DNC系统的研究和实施[J].机械制造, 2004 (9) :24-26.
[2]刘鹏玉.数控机床DNC联网系统的研究与应用[J].机械制造与自动化.2008 (06) :96-98.
[3]刘琳.数控加工网络化及DNC集成技术的研究与应用[D].哈尔滨理工大学, 2005.
数控机床的功能 篇2
关键词：数控编程 极坐标 绝对极坐标 增量极坐标
极坐标功能指令是用半径和角度来表示平面中的任意一点的坐标值。运用极坐标编程会大大的降低编程的难度，缩短编程的周期，提高数控加工的效率。
1、极坐标的定义及应用(适合FANUC 数控系统)
1.1 极坐标的含义
在平面内任取一点O，作为极点，引一条射线OX，作为极轴，选定一个长度单位和角度的正方向(逆时针为正方向)，对平面内的任一点M，用ρ表示OM的长度θ表示从OX到OM的角度，将ρ叫做点M的极半径，θ叫做点M的极角，则(ρ，θ)就叫做点M的极坐标(如图1、2、3)。
1.2 功能格式
指定工件坐标系的零件作为极坐标系的原点，从该点测量半径。G91 指定当前位置作为极坐标系的原点，从该点测量半径。
指定极坐标系选择平面的轴地址及其值。第一轴：极坐标半径，第二轴：极坐标角度。
1.3 对于极坐标原点的`规定
(1)在G90绝对方式下，用G16方式指令时，工件坐标系零点为极坐标原点。(2)在G91增量方式下，用G16方式指令时，则是采用当前点位极坐标原点。
当以数控机床工件坐标系零点作为极坐标系的原点式，用绝对值编程方式来指定。极坐标半径值是指终点坐标到编程原点的距离;角度值是指终点坐标与编程原点的连线与X轴的
夹角;当以刀具当前位置作为极坐标系原点时，用增量值编程方式来指定。极坐标半径值是指终点到刀具当前位置的距离;角度值是指前一坐标原点与当前极坐标系原点的连线与当前轨迹的角度。
2、编程实例
图2，所示为腰形槽，深度5mm，刀具为?8键槽铣刀，采用FANUC数控系统，绝对积极坐标编程。若采用直角坐标系编程，计算坐标点复杂，而且会因为数值处理而会产生误差，如果采用极坐标编程，则会使坐标计算变得简单，而且提高了精度和编程的效率。
3、结语
数控机床的功能 篇3
关键词：机床拆装 教学做一体化 实训中心 多媒体
高等职业教育机械专业培养的是技术应用性人才，应当非常重视学生实践能力和专业技能的培养，专业技术课的教学也应从以理论教学为主转变为以技能训练为主。在对毕业生进行毕业信息反馈调查、走访用人企业单位后发现，随着现代化制造业的发展，企业不再单纯需要机加工的学生，更多的是需要即懂得加工，又懂得机床维护管理及维修的人才。
一、建立多功能机床拆装实训中心的必要性
目前，我国的高等职业教育是要努力实现“工学结合，校企合作”的人才培养模式，走产学研合作的发展道路和办学方针，坚持导向性、协调性、效益性、创新性的原则，以工作过程或生产任务为载体，最终以职业能力培养和取得职业资格证书为主要目标。
但大多数高职院校仍是延续传统课堂理论教学模式，单纯强调理论知识，忽略实践环节，学生在学完本门课程后，只懂得理论，不具备实际动手能力，对于机床实际生产中出现的故障不能及时排除，甚至在日常的使用中，不会基本的维护和保養，因此造成理论与实践脱节，所学的知识成为纸上谈兵。
为顺应新时期高职教育教学规律和课程改革形式，金属切削机床课程教学应当积极探索理论结合实践的、基于工作过程的教学模式。只有课程教学真正具有实践性，培养出的毕业生才能具有把知识熟练应用于工作过程的能力，这才是高等职业教育发展的必由之路。
二、实训中心构建设想
笔者作为一名从事金属切削机床课程教学的专业教师，在积累了近5年的实际教学经验后，总结出了一系列关于实践教学改革的经验，提出一些实训中心建设的想法，现阐述如下。
1.多媒体仿真拆装实训中心建设及使用
鉴于机床机构的复杂性，为了让学生在真实拆装过程中能顺利进行，节省人力和物力，应建立多媒体仿真拆装实训中心，让学生在电脑上利用仿真拆装软件进行拆装，掌握机床的实际结构，为在真实机床上进行拆装做准备。为此，必须购买机床调试维修仿真软件，通过软件建立虚拟机床、虚拟项目等仿真教学环境，优化教学过程，提高教学质量。让学生了解真实的实际场景，模拟机床拆装过程和故障排除过程，并对机床进行虚拟维护保养，加深理论知识的印象，为以后进行机床实际拆装、维护、维修做准备。
2.机床拆装实训中心建设及使用
要完善教学所需的硬件设施，实现多种教学手段并举，开展实训教学，培养高技能型人才，组建机床拆装与维修实验室。由于机床价格较高，可充分利用机加工实训中心的淘汰机床，结合购进的新机床，为学生进行真实拆装提供设备支持。笔者学校实训室主要包括CA6140、CAK6132型普通车床、X6132普通铣床和M1432A型万能外圆磨床等设备，结合部分CK6140数控车床、XKA714数控铣床、VMC850E数控加工中心，形成具有一定规模的机床拆装中心，并配有其他用以加工生产的机床，提供真实加工过程供学生学习。
学生通过在课堂上听取教师理论教学和前期在电脑上的仿真拆装后，对机床的结构和相应的维护维修要点掌握得更加牢固。有了机床拆装实训中心，学生就可以通过模拟实训再现实际工作情境，充分开发和利用机床拆装实训中心内的各种设备与器材，然后再进行对机床实物的拆装，并对其进行日常的维护和保养。
在此基础上，老师可以在机床上设置一些常见的故障，让学生分组进行故障排除，让各组间进行竞赛，以最先排除故障的小组为胜。老师还可以采用小组间互评和小组内自评的形式，对操作过程进行评判，激发学生的团队和竞争意识，活跃课堂气氛。教师要做到融“教、学、做”为一体，在真实的机床上模拟常见故障，让学生进行实际维修，使所学理论知识与实践相结合，大大提高学生的动手能力。
三、结束语
随着高职教育理念和教学模式的改革，实训教学环节越来越显现出其在教学过程中的重要性，我们通过对实训中心的建设，期望为师生提供良好的实践教学环境，达到更好的教学效果，进而提高学生的动手能力和综合素质。
参考文献：
[1]何乙琦.浅谈高职院校实训基地建设[J].企业导报，2012（10）.
数控机床的功能 篇4
美国制造( 美国国家增材制造创新机构) 近日宣布, 首次将传统的数控机床立式加工设备进行升级, 使其能够采用激光工程化净成形实现金属3D打印。
该项目获得美国制造资助, 由Optomec公司牵头,项目团队包括Mach Motion公司、Tech Solve公司、 洛克希德丁公司和美国陆军贝尼特实验室。 该项目通过采用模块化设计方式,嵌入最新的控制系统、轨迹规划系统和质量监控系统,能将任意的数控机床升级使其具备3D打印功能, 从而经济有效地实现增材和减材制造工艺的结合。 该项目证明了美国制造有效加速增材制造技术向主流制造技术过渡的使命,这一成果将有望对制造业产生改变游戏规则的影响。 一台机床同时具备增材和减材功能,将极大地影响企业的加工能力和成本效益。 美国制造还将进一步讨论数控机床升级3D打印技术, 并探讨在车间集成先进增材制造技术的挑战机遇及长期影响。
数控机床的功能 篇5
现阶段的数控机床都是采用计算机集成系统, 软件与硬件配合应用功能强大, 具有较强的自诊断能力。故障自诊断是数控系统中十分重要的功能, 当数控机床发生故障时, 借助数控系统的自诊断功能, 可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位。数控系统中典型监测和自诊断情况如图1所示。自诊断功能按诊断的时间因素一般分为启动诊断、在线诊断和离线诊断。
1.1 启动诊断
启动诊断指数控系统从通电开始, 到进入正常运行状态阶段所进行的诊断。诊断目的为确认数控系统各硬件模块是否可以正常工作。启动诊断要检查的硬件一般包括:核心单元、存储器、位置伺服接口和伺服装置、I/O接口、DNC接口、CRT/MDI数控面板单元以及各种标准外部输入/输出设备;有些启动诊断也检查数控系统的硬件配置, 以确定各种模块、设备以及某些芯片是否插装到位, 判断其规格型号是否正确;此外启动诊断还可以对电源温度、通风装置、电网电压和带电保护存储器的电池进行检查。
1.2 在线诊断
在线诊断指数控系统在正常工作情况下, 通过系统内部的诊断程序和相应的硬件环境, 对系统运行的正确性的检查。在现代数控系统中一般都存在着两种控制装置, 即数控装置和可编程控制器, 它们分别执行不同的监测和诊断任务。可编程控制器主要监测数控机床的开关过程和开关状态, 如:扫描周期检查, 限位开关、液压、气压及温度阀的工作状态检查等;而数控装置则主要进行各数控功能和伺服系统的监测, 包括对所运行的数控加工程序的正确性检查, 对伺服状态的检查, 对工作台运行范围的检查及对各种过程变量的自适应调节等。
1.3 离线诊断
离线诊断是由经过专门训练的人员进行的诊断, 对于一般操作者或者维修人员来说, 很难实现离线诊断。其目的在于查明原因, 精确确定故障部位, 力求把故障定位在尽可能小的范围内, 如缩小到某个模块, 某个印刷线路板或板上的某部分电路, 甚至某个芯片或器件。离线诊断时数控系统必须处于停止状态, 这样专业技术人员才可以开展工作, 把专用诊断程序通过输入/输出设备或通信的方法输入到数控系统内部, 以诊断程序取代系统程序运行, 从而诊断出系统故障。诊断的场所可以是设备现场、数控系统维修中心或数控系统制造厂。进行离线诊断时, 原先存放在RAM中的系统程序、数据以及零件加工程序有可能被清除, 离线诊断后要重新输入后, 机床才可以正常运行。
2 自诊断实例分析
故障现象:一台MPA-45120型数控龙门铣床, 采用TOSNUC600M数控系统和DSR-83型直流主轴调速单元。机床在切削加工时, 忽然停止工作, 监视器上显示PC4-00号报警。关机片刻后再开机, 机床能正常工作, 但不久又发生同样故障。
故障分析与处理:PC4-00号报警是PLC报警, 含义为主轴单元故障, 其现象是主电机过热。当主轴调速单元出现故障后, 将故障信号送至PLC, 再由PLC将此故障信息送至CNC装置, 监视器上显示相应的报警号。查PLC-NC间信号名称、地址 (代号) 及其正常状态。得知:PC4-00号报警信号是由地址为E3F6的报警继电器闭合状态 (“1”状态) 时发出的报警信号。
调用如图2所示的梯形图, 从梯形图中可知, 该报警号报警流程为:
过热→51K闭合 (热继电器) →X085得电→X085闭合→T010得电→T010断开→R010断电→R010闭合→E3F6闭合→产生PC4-00号报警。
而主电动机过热一般是机床主轴铣头切削深度过大或切削速度过快, 导致主电动机过电流引起的。检查主轴铣头切削正常, 电动机工作电流正常, 用手触摸电动机外壳, 感觉温升异常, 判断是主电动机通风不良。检查风冷电动机及风道, 发现电动机风道内积满尘埃。打开电动机风道盖, 清除灰尘后故障消除。
3 结束语
数控机床是机电一体化高度复杂设备, 使用过程中的稳定性和可靠性至关重要, 对于故障及时做出正确判断和排除起了决定性作用。数控机床的自诊断功能具备智能化功能, 可以方便、准确地进行故障诊断维修。但并非所有故障都能通过自诊断实现诊断维修, 传统的维修方法还需掌握, 在实际维修过程中灵活运用。
摘要：随着电子技术的发展, 数控产品得到多次技术补充和改进, 使其系统逐渐走向功能完善、性能稳定、高速、高精度和高效率。数控机床故障诊断实现智能化, 自诊断功能大大提高维修效率。本文以自诊断功能和维修实例展开论述。
关键词：自诊断,故障维修,数控系统
参考文献
[1]任荣.数控机床自诊断及自修复系统探讨[J].技术与市场, 2014 (9) .
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[3]田林红.数控机床故障诊断与维修[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2016 (1) .
数控机床的功能 篇6
关键词：数控机床,关键部件,可靠性,研究
随着我国数控机床的发展, 使其已经成为了当今社会工业生产中的重要支撑力量。它的可靠性运行安全是工业生产安全的保证, 也是推动和促进全球经济一体化发展目标实现的必然动力。因此, 目前如何保证数控机床及其关键部件运行的可靠性已经成为了相关部门所最为关注的问题, 也是必须要彻底解决的问题。
1 数控机床
1.1 数控机床的重要性
所谓的数控机床其主要的目的就在于为制造装备用品的企业及制造国防军工用品的企业提供一个基础的工业生产机构, 它是工业以及制造企业的核心力量。因此来说, 数控机床的发展水平高低直接关系着国防安全以及我国经济建设发展的速度。就目前国际整体形势来看, 数控机床运行可靠性安全与否已经成为了衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。尤其是在全球经济一体化的发展背景下, 数控机床以及制造业水平的高低已经成为国防竞争的核心与焦点。也就是说, 要想在国际竞争中占有一定的地位, 数控机床的发展是其重要的保障。
1.2 数控机床的发展水平
另外来说, 随着现代工业的发展, 数控机床在我国的使用量已经越来越多, 并且涉及到了诸多的领域及机构。但同时来讲, 由于我国的数控机床发展较晚, 因此对其运行可靠性管理方面与国外一些发达国家的数控机床可靠性管理之间还是存在着一定的差距的。这主要是因为:首先, 现有的数控机床的可靠性运行水平与国外发达国家所使用的数控机床相比是处于绝对的劣势地位的。其中以高档加工中心的复合数控加工设备来说, 其可靠性运行指标明显低于国外发达国家平均的生产水平。其次, 对于与数控机床设备相配套的其它关键性部件来说, 检测与报警等可靠性装置的水平与国外发达国家的水平相比相差甚远。因此也就是说, 目前我国所使用的数控机床的相关一些配套的关键性部件还都必须依靠于国外发达国家所生产的零部件设备, 从而造成了我国数控机床行业发展较为缓慢的现状, 导致了我国经济发展水平整体下降的局面。
1.3 我国数控机床发展情况
除此之外, 随着我国数控机床的发展, 人们清楚地认识到我国数控机床可靠性与国外发达国家水平之间的差异性。因此在我国十一五期间, 国家已经将数控机床及其关键部件可靠性研究作为了国家发展重点目标来执行, 并纳入了我国经济发展的整体目标中去。同时, 国家还提出:要想我国经济发展水平快速提高, 其首先的一点就是要将数控机床及其关键部件的可靠性研究放于首位, 并且将其列入科技发展中的专项重点内容来执行。另外, 我国在研究数控机床及其关键部件可靠性时, 要充分结合国外的数控机床可靠性分析内容以及国内现有的数控机床及其关键部件可靠性分析报告进行探寻, 并寻找出提高数控机床及其关键部件可靠性的可行性办法及措施, 从而提高数控机床及其关键部件可靠性运行的整体水平。
2 数控机床及其关键部件可靠性研究方法与现状
2.1 数控机床及其关键部件可靠性研究的方式
数控机床及其部件的可靠性研究是一个十分重要的环节, 它是提高数控机床及其关键部件可靠性运行水平的关键, 也是一个促进数控机床及其关键部件质量安全的评定手段。因此可以说, 数控机床及其关键部件可靠性的研究可以充分地表露出产品从设计、制造到装置整体过程中的问题及缺点, 从而为能够更好地设计制造出合格、高质量的产品奠定了一定的基础。另外, 根据对数控机床及其关键部件可靠性研究方法的不同, 可将可靠性研究分为室内可靠性研究与现场跟踪可靠性研究两种方式。所谓的室内可靠性研究主要是指将制造完成的关键部件样品在实验室内利用先进的技术与科技设备进行检测, 以保证关键部件的生成密度、焊接接口、钢度及弹性度等满足数控机床的质量要求。而现场跟踪可靠性研究主要是指在数控机床及其关键部件制造生产过程中, 由专业人员对制造过程及产品的安装等进行监督, 从而保证了数控机床及其关键部件在制造时的质量, 以此来提高其运行时的可靠性。
2.2 数控机床及其关键部件可靠性研究的综合试验法
目前我国所采用的数控机床及其关键部件可靠性研究均是综合试验法。所谓的综合试验法主要是指对数控机床进行模拟式的运行测试。首先, 要根据可靠性研究的内容设置一个综合可靠性研究实验室, 而后根据可靠性研究的产品制定出可行性分析方案, 在得到可靠性分析结果后, 根据这一结果对产品的试验环境、产品的运行条件、失效模式分析、失效数据分析、任务剖面、性能检测等进行周期性的检测。从而为产品的设计与修改提供一个最要的参考依据。另外, 除了要对数控机床及其关键部件进行综合可靠性研究及试验外, 还要对工程制造水平进行检测。也就是说, 主要对工程设计的环境应力要求以及加载能力要求进行测试, 从而对数控机床及其关键部件早期出现的问题和故障进行清除, 以此来保证产品投入运行后要最大可靠性安全保障。最后, 目前在数控机床可靠性研究中, 对统计模型、应力水平、环境应力、加速寿命以及试验顺序的测试及研究是数控机床及其关键部件可靠性研究的重点内容。其中, 在加速寿命可靠性研究中, 主要目的是为了设计出最符合数控机床运行额定应力的最大值以及设计出应力极限值。同时, 在试验中将一台或多台数控机床在一定的环境下加重其承载力, 从而使得出的失效模拟比正常的运行模式下速度快。
2.3 国外的数控机床及其关键部件的可靠性研究
从国外的数控机床及其关键部件的可靠性研究可以看出, 国外最早是将可靠性研究技术应用于电子生产及检验领域中的。直到二十世纪七八十年代, 国外一些较为发达的国家才将可靠性研究应用于数控机床及其关键部件的研究中去。例如:早在1977年, 美国的联合后勤司令总就已经成立较为完善系统化的可靠性研究试验小组, 对国防设备以及机械制造性能质量等进行可靠性的研究, 以便能够发现机械及设备制造中的不足之处并予经修正。同时, 美国可靠性研究小组还制定出了较为科学化、规范化的可靠性研究程度及标准, 并随着时代有发展, 在原有可靠性研究标准及规范的基础之上加以改进, 从而达到可靠性研究的高要求。这也是为什么美国在数控机床及其关键部件可靠性研究领域始终处于世界首位的重要原因之一。
2.4 我国的数控机床及其关键部件的可靠性研究
国的数控机床及其关键部件可靠性研究起步较晚。并且在最初起步时, 由于受国外可靠性研究的影响, 也是将可靠性研究这一技术应用于科技电子产业中。直至70年代后期, 我国才逐渐将可靠性研究应用于对数控机床及其关键部件的质量可靠性研究中。随着我国社会主义的建设与发展, 在现阶段中, 我国对数控机床的可靠性研究还停留在主要针对产品运行时早期的故障检测以及现场跟踪检测的范围中。我国对数控机床及其关键部件的可靠性研究, 其主要目的就是为了能够发出数控机床设备主品早期的不安全因素, 从而便于工作人员及时应对, 并快速制定出解决这一不安全因素的措施与办法。而对数控机床进行现场跟踪检测, 其目的主要是为了通过对现场数据及产品样本的采集, 判断中现场生产作业中的产品故障, 从而为可靠性研究提供准确的数据信息。
3 数控机床可靠性研究
3.1 数控机床传统设计方法与可靠性研究的思想及原理
我国自二十世纪八九十年代开始, 逐渐对重工业中的设备及机械生产的可靠性研究加以重视。并且在经过了三十多年的摸索与探寻中, 我国对数控机床的可靠性研究得到了快速的发展, 并达到了一定的专业化水准。在我国十一五期间, 国家已完全将数控机床的可靠性研究作为了国家重点级研究发展项目来对待, 并要求将其纳入国家整体的经济发展建设的战略目标中去。并通过实践使数控机床可靠性研究取得了较好的成绩与效果。同年, 在十一五期间, 国家所提出的:“高档数控机床与基础制造装备”科技重点项目中就指出, 我国要对数控机床进行大专项的实施计划。从这一点可以看出, 我国对数控机床及其关键部件的可靠性研究、数控机床产品的可靠性质量与不水平等项目内容给予了高度的支持和重视。同时来讲, 在国家各大高校内, 对数控机床的可靠性研究, 数控机床可靠性计算方法、数控机床可靠性评估方法等方面的内容提供了大量的可行性较高的研究方案。
我国科学研究者张新民对目前国内的数控机床传统设计方法与可靠性研究方法进行了思想及原理上的研究与分析。首先是从国防机械设备的工程设备理念入手, 在数控机床所建立的干涉型模拟设备的基础之上, 结合论述了JC法、MONTE-CARLO法等几种国防机械设备的可靠性研究。同时, 国内的另一位科学研究者王元文对多维机械设备运行模式下的可靠性进行了系统性的研究, 同时在研究中对机械设备运行中可能会出现的可靠性问题进行了分析和总结, 并给出了问题的具体解决措施及方案。该方法首先是将多维机械设备的可靠性研究转入了一个求解非线性方程组中, 然后用线性代数的求解方法对靠性数值进行计算, 同时根据数值对一般数控机床设备进行可靠性设计思想及方法的研究和分析, 然后根据对该可靠性数据的分析指出数控机床设计中所存在的不足之处及缺点。这也就是我们常说的这一概念最初的起源之处。另外, 在王元文提出了“剩余可靠度”这一概念后, 利用其可靠度之和建立了级小化目标函数。因此, 也就形成了以可靠性条件及边界条件相约束的数控机床设计可靠性研究数字模型。也因函数的建立编制了计算机应用程序。这也大大方便了人们对数控机床的可靠性设计进行研究, 同时还可以利用实例分析法验证数控机床可靠性研究结果的正确性。
3.2 利用率论的应用以及以统计学理论的数学基础知识进行研究
对数控机床的可靠性研究, 其本身就是一个较为定性的概念, 因此在研究中可以通过对概率论的应用以及以统计学理论的数学基础知识对数控机床的可靠性研究进行量化式的计算。例如:在采用概念计算法对有限元边值进行求解时。首先从数控机床可靠性研究的数据中推导出了许多周期系统参数稳定性与灵活度的可靠性计算公式。同时推算出了这些随机数据参数对数控机床设备运行转数的影响, 从而从根本上避免或解决数控机床运行时可能会出现的可靠性安全总理。另外, 目前国内的各高校也不断地对数控机床的可靠性进行研究与分析。例如:东北大学就对数控机床中的五轴加工中习运动学进行了可靠性研究, 并且在研究中运用蒙特卡洛法判断出五轴加工在数控机床运动中的可靠性数学计算模型。同时, 东北大学通过对数控机床的点估算与跟踪估算验证了运动学可靠性分析研究的效果。这一研究结果大大提高了数控机床的设备加工质量及精准度, 并对延长数控机床工作年限有着十分重要的作用。
4 数控机床关键部件的研究
一般来讲, 数控机床是属于一种全新的具有高技术含量的产业及设备, 而数控机床内的关键部件则是高技术含量设备中的一个独立的单元技术载体。这些关键部件对数控机床的运行稳定性起着至关重要的作用。在数控机床设备中, 其关键部件主要包括了:数据控制系统、主轴单元、滚珠丝杠、直线导轨、NC工作台、伺服电机、刀库及换刀装置、防护装置等。同时来讲, 数控机床关键部件是数控机床设备中最为重要的组成部分, 因此对关键部件的可靠性研究更显其重要性。首先来讲, 关键部件的可靠性研究方法与数控机床的可靠性研究方法有着很大的不同之处, 因此要对关键部件进行研究时是不能够按照数控机床的研究方法来进行的。
目前而言, 我国现存的对数控机床关键部件的可靠性研究主要包括用平均故障间隔法、用平均修复时间法、用固有可用度及精度保持时间法等对关键部件的可行性进行研究。例如:吉林大学的宗立华教授就指出:运用平均故障间隔时间法对数控机床的刀架部件进行可靠性研究, 可以更为全面地对数控刀架的可靠性进行评定。同时, 由于数控机床中刀架故障的产生与其转位时换刀次数及过程有着很大的关联, 但同时, 在刀架工作过程中, 其也不一定是始终保持在转动状态下的。因此, 利用平均故障间隔法根据刀架转动的次数来分析其可靠性, 是较为准确的一种方法。另外, 目前随着科技的发展以及可靠性研究技术的发展, 在对关键部件进行可靠性研究时可以通过计算机软件以及PLC系统对可靠性指标进行控制, 从而实现换刀设备的自我检测功能。最后, 对于数控机床设备中的滚动功能部件的可靠性研究中, 可通过对指标的确定以及验证失效分析等方法, 对关键部件的可靠性进行评定与分析, 从而达到数控机床关键部件功能最优的目的和效果。
5 结语
综上所述可知, 数控机床及其关键部件的可靠性研究对提高数控机床设备的整体运行能力都具有着十分重要的作用。因此, 在进行数控机床及其关键部件右靠性研究时, 要根据其特点及实际的运行规律为出发点, 进行分层次地研究, 从而达到排除预防故障发生, 提高数控机床整体运行能力的最终目的。
参考文献
[1]杨兆军, 陈传海, 陈菲.数控机床可靠性技术的研究进展[J].机械工程学报, 2013, 49 (20) :130-139.
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[3]娄金花.面向可靠性的数控机床结构化分解方法及应用[D].重庆大学, 2014.
西门子数控系统功能的拓展开发 篇7
关键词：数控系统,功能拓展,安全保护,操作便捷性,维修效率高
0 引言
目前,数控机床的应用已十分广泛,普及速度相当快,大有取代传统机床之势。然而,在建造和使用过程中,却发现存在诸如进口数控系统成本高、使用不方便、操作易出安全问题、调试复杂、维修要求高且时间长等问题。
本文介绍一种基于西门子802S数控系统(以下简称“802S系统”)的功能拓展开发应用案例,是针对上述问题进行完善的一种改进尝试,希望能有抛砖引玉之效。
1 西门子802S数控系统硬件功能拓展开发应用
802S系统本来是配套步进进给系统的,所配置机床的性能指标和人机界面操作的便捷性不佳。
本案例把802S系统改搭配国产伺服进给系统,经最终研制出来的数控铣床证明,性能指标(特别是加工工件的光洁度方面)有很大的提高,甚至达到和超过整套西门子802C数控系统标配SIMODRIVE 611U伺服进给系统的机床性能,而成本却比后者低得多。本案例的硬件配置如下:
(1)设备为数控铣床;
(2)主机为西门子802S数控系统;
(3)三坐标轴改用整套的华中数控HSV-16伺服驱动器和伺服电动机;
(4)主轴采用安川V7系列变频器驱动最高转速为8 000 r/min的主轴电动机。
当然,上述搭配中802S系统与伺服驱动器间的信号需要经过转接板转接,与X轴的转接如图1所示。
说明:802S系统的X7接口中,输出的每条坐标轴指令脉冲P/PN和方向信号D/DN信号,可直接分别与HSV-16伺服驱动器的指令脉冲CP+/CP-和方向信号DIR+/DIR-相连;但使能信号EN则不行,需要经转接板内的光耦驱动微型继电器组成的电平转换电路转换,原因是系统侧是RS422差分信号电平,而伺服驱动器侧却是24VDC电平。同样,伺服驱动器反馈的零点脉冲信号(RS422差分信号电平)须经转接板内的光耦电平转换电路,再输入到802S系统的X20高速输入接口(24VDC电平)。
2 西门子802S数控系统PLC软件功能拓展开发应用
2.1 回参考点功能的完善
存在问题:原802S系统配有标准PLC程序,但它设计为每条轴回参考点时,需要一直按住正方向键才能完成,而期间的行程几乎都要走到尽头,容易导致操作工因害怕或谨慎而松手,从而导致回参考点失败并报警,须重新回头再来。况且每条轴都要做一次,令人颇感不便且耗时。
解决方案:回参考点改成有自保持方式;另外增加一键式自动回参考点功能。具体如下。
(1)逐条轴回参考点功能(与一键式互锁)改为:点+Z、+X、+Y键后有自保持完成功能;无需一直按住键,并且要求Z轴须先回参考点后X、Y轴才能回参考点,以策安全。
(2)利用系统空余的K12键,增加一键式自动回参考点功能。即在选择了回参考点的运行方式后,一旦按了K12键,则自动完成三轴回参考点的运行,顺序为先完成Z轴,然后X、Y轴同时进行。
要实现上述功能,就需对原有的标准PLC程序进行改增编程,改增的梯形图程序如图2所示(因篇幅所限、并为突出重点,原标准PLC程序相关部分和与其他的一些逻辑互锁部分就不在此赘述),表1为相应的地址符号表。
说明:802S系统内的NCK有这样一个功能,当运行方式为回参考点时,若V32000001.0=“1”,则激活自动回参考点功能,完成的顺序按34110#轴参数设置的数据。按本案例的功能要求设置如表2所示。
这样,Z轴完成后,X、Y轴就能同时回参考点。当三轴都有效完成回参考点后,V33000004.2则自动变为“1”。
2.2 手动换刀及安全保护功能
存在问题:原802S系统标准PLC程序设计的手动换刀是通过按系统上的K2键来实现的,操作很不方便;而且有可能因多人同时误操作/调试,存在换刀按钮松开后主轴马上转动的危险,存有意外伤害操作者的隐患。
解决方案:(1)在机床的主轴箱上加装松刀按钮(信号输入到I1.1)、紧刀到位信号接至I0.6,在变频器中接入“主轴零速中”信号至I1.0,松刀输出信号接至Q0.7;
(2)改增PLC程序,实现在换刀时及其延时3秒内,屏蔽所有对主轴的操作和自动运行,从而有效地保障换刀操作者的安全。当然,保留原来已有的允许换刀条件,即只有主轴在“零速中”时才能换刀。改增PLC程序如图3所示,表3为相应的地址符号表。
2.3 完善监测、安全保护和维修指引功能
本案例增加了许多的监测报警功能,特别是同一现象存多种故障源的甄别上,在中文的报警信息里列出了可能的故障原因和排查的方法,大大提高了维修效率。由于篇幅所限,表4只列出本案例增加的报警信息表,以供参考。
3 结语
802S系统相关的说明书,在一些细节上并没有解释清楚,本案例是在参考说明书的基础上,在实践中不断摸索、开发出了一些功能。也可以说是有点发现,希望本文能对读者有所裨益。
参考文献
[1]西门子数控(南京)有限公司.SINUMERIK 802S base line简明安装调试手册[Z].南京:西门子数控(南京)有限公司,2005.
论窗口功能在数控车床上的应用 篇8
1 FANUC窗口功能指令简介
PMC窗口功能读写指令分别为读指令WINDR (SUB51) 和写指令WINDW (SUB52) , 其指令格式如图1。
图中所示ACT为功能指令执行条件:ACT=1, 功能指令执行;ACT=0, 功能指令不执行。W1为功能指令执行状态:W1=1, 功能指令执行完毕;W1=0, 功能指令没执行或没执行完毕。
高速响应指令在一个扫描周期内即可完成, 低速响应指令需要数个扫描周期, 并且低速响应指令具有排他性, 即数个低速响应指令不能同时执行。在对窗口指令进行说明时, 数据指令区域中的“—”代表不必指定输入或输出无意义。所有的数据在PMC内部按二进制数据表示。控制数据区可以选择R地址区域或D地址区, 如果选择D地址区, 既可以在PMC程序中赋值, 又可在数据表画面中赋值, 但在数据表画面赋值时需要注意设定数据类型为二进制数据, 数据长度为字型, 因为每个控制数据占用两个字节, 部分功能指令的每项输出需要四个字节, 在分配数据表和设定数据类型时须加以注意, 否则显示数据不直观。
2 FANUC PMC窗口功能在车床上的应用
2.1 写参数 (写主电机最高转速)
PMC数据处理如下:
(1) 用SUB40 (NUMEB) 指令分别依次设定D800=18, D804=2, D806=4020, D808=-1。
(2) 图3窗口功能调用。
本示例用于伺服主电机星角转换, 所以ACT (R560.5) 处为主轴星形或角形转换条件。本示例是一项基本功能的应用, 使用简便。
2.2 读控制轴机械位置 (机床坐标值)
PMC数据处理如下:
(1) 用SUB40 (NUMEB) 指令分别依次设定D10=28, D18=-1。
(2) 图4窗口功能调用。
其中MO+X, MO-X, MO+Z, MO-Z分别为X、Z轴正、负向移动信号。
该功能执行后, 所读到的所有轴数据都存储在D20开始的数据区内, 按照图5中示例, 前4个字节存储X轴数据, 接下来的4个字节中存储Z轴数据, 通过SUB8 (MOVE) 功能指令, 分别以各周移动信号为触发条件, 便可得到各伺服轴正、负向的机床坐标值。
窗口功能应用广泛, 如可用于进给轴的行程润滑处理, 通过二进制减法运算便可得到轴移动距离, 将此距离值与预定值进行比较即可, 此处需要注意如果X轴设定为直径编程, 得到的距离值需要除以2。另外此功能还可用于轴干涉判断, 在可能发生干涉的两轴之间设定安全距离, 可避免发生撞车事故。
应用PMC窗口功能可方便地实现对系统数据的读写操作, 结合数据转换、比较等功能指令, 便可很大的扩展此功能的应用。此功能扩大了PMC的数据处理范围, 更加方便机床制造商的应用, 既能方便的实现机床的基本功能, 又能很大程度上满足用户的个性需求。
摘要：介绍了FANUC PMC窗口功能。用具体的实例介绍了功能的实现及应用。
一种多功能微型组合机床的设计 篇9
笔者在教室里上理论课时, 常常遇到一些很难用语言来表达、找不到、画不出使学生更容易理解知识的机械结构简图, 因此, 没有好的教具就会影响学生的上课质量。
2 设计原理
针对此情况, 笔者设计一种具有车、钻、铣多功能微型组合机床的教学用具。该教学用具如图1、图2所示。
图1为钻铣床模式。铣台下面的固定板为可调节, 通过可调节螺栓可放松和夹紧支柱, 以此来调节工作台的高度。通过平口钳夹紧工件, 开启电机, 电机通过带轮机构带动铣夹头夹持的钻头做高速旋转运动, 旋转下压手柄, 使钻头向下运动, 用手轮调节XY方向到需要的位置后定位, 可以随意钻孔, 以此来实现钻的功能。通过调节铣台固定板到合适的工作位置, 旋转下压手柄使钻头下压到合适的位置, 再通过开关使其固定在这个位置, 这样双重调节确定工作高度, 摇动手轮, 使工作台沿XY方向移动, 铣出需要的工件, 以此来实现铣削的功能。
图2为车床模式。拔出换向架, 将电机旋转90°后, 插上换向架, 用两个定位销固定, 使电机更加稳定, 将铣夹头更换为三爪卡盘, 用三爪卡盘将工件夹紧, 开启电机, 使工件高速旋转, 经跟刀架调整XY方向的进给量后车外圆和端面, 从而实现车削的功能。
3 结语
本设计组合了车、钻、铣的功能, 它具有体积小、功能多、结构简单、占用空间小等特点, 适用于各高等学校机械类课程的需要, 可以提供各大机床的演示。同时可以制作比较软的材料模型, 使得学生可以在安全、有趣的课堂上充分发挥创造力, 有效地提高动手能力, 通过动手动脑, 开发及提高大学生的智力及创新思维能力, 使得课堂具有趣味性、挑战性、刺激性, 增加了学习的兴趣和自信心。
1.下压手柄2.开关3.铣夹头4.支柱5.工作台6.平口钳7.手轮8.固定板
1.电机2.换向架3.三爪卡盘4.车床开关5.定位销6.光杆7, 8, 10.手轮9.跟刀架11.丝杆12.支承座13.顶尖
参考文献
[1]濮良贵, 纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2006.
[2]张占新.材料力学[M].西安:西北工业大学出版社, 2005.
[3]于永泗, 齐民.机械工程材料[M].大连:大连理工大学出版社, 2007.
[4]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2005.