開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例介紹
時(shí)間:2011-07-20 08:54:14 來(lái)源:未知
我們對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有了一個(gè)全面的了解，下面將介紹一些開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。
1 PMAC為核心的開(kāi)放式控制系統(tǒng)應(yīng)用概述
PMAC的開(kāi)放性使其建立的系統(tǒng)具有高可靠性、靈活性、多功能和高性能價(jià)格比，重要的是你可以隨心所欲地開(kāi)發(fā)各種控制系統(tǒng)而不必依賴于封閉式體系結(jié)構(gòu)的CNC控制器。
因此，PMAC在世界各個(gè)行業(yè)得到了應(yīng)用。在機(jī)床方面，已成功地應(yīng)用于立式和臥式加工中心、銑床、車床、TURNING CENTERS、磨床、激光切割、電加工機(jī)床、沖床、水刀切割和木工機(jī)械等，如Viking CE無(wú)心外圓磨床、SZ-1000微孔鉆床、CMT-830八工位車床、Eagle NC光學(xué)鏡面加工磨床、機(jī)床改造等。在機(jī)器人方面，已應(yīng)用于自動(dòng)擦窗機(jī)器人、AP機(jī)器人、HECTOSPEC光線定位機(jī)器人、遙控系統(tǒng)的仿形手臂和近海石油鉆塔機(jī)器人等。其它方面應(yīng)用如電子束平板印刷、高速膜纏繞機(jī)、臺(tái)式注塑機(jī)、孕檢產(chǎn)品裝配線、TITANIC號(hào)、注塑機(jī)、精密飛行運(yùn)動(dòng)仿真器和無(wú)紡紡織機(jī)等。
在中國(guó)，PMAC目前主要應(yīng)用在機(jī)床、機(jī)器人、測(cè)量、印刷、半導(dǎo)體、食品及通用自動(dòng)化等方面，如噴涂和弧焊機(jī)器人（機(jī)械部自動(dòng)化研究所）、重載機(jī)器人6軸虛擬機(jī)床（沈陽(yáng)自動(dòng)化所）、激光成型/切割、水刀切割機(jī)、4/8軸管道焊接機(jī)、飛剪設(shè)備、等離子/火焰切割機(jī)、半導(dǎo)體加工設(shè)備等。隨著應(yīng)用的深入，以PMAC為核心控制器的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)將得到更加廣泛的應(yīng)用。
限于篇幅，本講只介紹開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)床和機(jī)器人方面的應(yīng)用。
2 Eagle NC光學(xué)鏡面加工磨床
Eagle是制造加工大工件的CNC移動(dòng)式龍門加工中心的廠商。他們的目標(biāo)市場(chǎng)是石油化工行業(yè)。為了充分發(fā)揮PMAC的功能，Eagle不斷嘗試新的應(yīng)用并把它應(yīng)用到自己的新產(chǎn)品中。
Eagle計(jì)劃用PMAC開(kāi)發(fā)一種帶轉(zhuǎn)動(dòng)刀具的立式磨削中心，用于光學(xué)反射鏡表面的硅基層的微米級(jí)的精密加工。這些加工表面的亞微米級(jí)加工進(jìn)給速度將達(dá)到12.7mm/h，有些加工面的公稱直徑是1524mm。
為了在這種速度下保證所需精度和相應(yīng)表面粗糙度，必須采用雙反饋的控制方法。用帶Delta Tau的12位減數(shù)插補(bǔ)器的正弦反饋裝置處理所有直線位置編碼器和旋轉(zhuǎn)速度編碼器的反饋。機(jī)床的主軸是雙電動(dòng)機(jī)裝置，同時(shí)將Delta Tau帶PWM接口的Turbo PMAC2-PC與Delta Tau四路放大器相連，這樣就能實(shí)現(xiàn)Eagle所期望的最好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和控制帶寬。
與傳統(tǒng)的銑削、車削加工一樣，我們用一個(gè)五項(xiàng)多項(xiàng)式作為PMAC中存放的模板程序以產(chǎn)生這些光學(xué)鏡面的PVT軌跡，利用參數(shù)編譯功能將相應(yīng)參數(shù)從數(shù)據(jù)文件中傳遞到模板程序中。
用于加工光學(xué)鏡面主軸轉(zhuǎn)速為18000r/min的切削刀具是一個(gè)具有復(fù)雜幾何形狀的金剛石磨輪。為了得到要求的表面精度，我們將在繪制刀具表面曲線的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償，在每個(gè)磨輪修整后加工出一個(gè)樣塊，檢測(cè)樣塊并繪制出刀具表面輪廓圖，以生成動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償即期望的正常表面的矢量函數(shù)。實(shí)現(xiàn)了精確性、高速度和過(guò)程控制等方面的要求。
其硬件配置:PMAC2-PC（插入主機(jī)PC）、ACC51、12位插補(bǔ)器及帶參數(shù)化編程功能的PMAC-NC32。
3 CMT-83八工位車床
CMT-830車床有8個(gè)工位。當(dāng)8個(gè)主軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，8個(gè)工位都在加工棒料工件，各工位加工完畢，轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位，把工件轉(zhuǎn)到下一個(gè)工位。8個(gè)坐標(biāo)系各有一個(gè)主編碼器。
與其他機(jī)床要同時(shí)處理8個(gè)工件相比，正是因?yàn)镃MT能同時(shí)加工8個(gè)工件而這8個(gè)工件可以采用不同的原材料，從而使其在眾多競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品中脫穎而出。對(duì)許多采用相同毛坯的工件產(chǎn)品轉(zhuǎn)換只需在工作狀態(tài)下就可完成：當(dāng)棒料毛坯需要轉(zhuǎn)換時(shí)，只需幾分鐘即可完成。這種靈活性使得CMT-830能經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行短期、大批量的生產(chǎn)。
所有8個(gè)外部滑動(dòng)部件的X軸和Z軸全部可編程。8個(gè)內(nèi)部滑動(dòng)部件同樣有兩軸可編程。可以選擇旋轉(zhuǎn)主軸、攻螺紋和下料工位等可選項(xiàng)來(lái)加強(qiáng)CMT-830的功能。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
帶GE-90/70PLC和主CPU的4塊PMAC-VME裝在一個(gè)架子上。GE-90/70PLC控制所有過(guò)程，可協(xié)調(diào)主機(jī)與PMAC交互作用和過(guò)程總控I/O點(diǎn)。主機(jī)的圖形用戶界面由Win95中的GE-Cimplicity Running生成。轉(zhuǎn)塔每次轉(zhuǎn)位時(shí)，將每個(gè)坐標(biāo)系的固定運(yùn)動(dòng)程序緩沖區(qū)裝入PMAC的緩沖區(qū)。主機(jī)可存放大量不同工件的標(biāo)準(zhǔn)G代碼程序。
PMAC可用DPRAM在多卡與主機(jī)間建立映射。這種功能與標(biāo)準(zhǔn)的RS274DG代碼編程相結(jié)合，使用一個(gè)公共時(shí)鐘和公共主基準(zhǔn)，并在必要時(shí)運(yùn)行外部觸發(fā)時(shí)基功能。
盡管需要修改代碼，但是可以在本應(yīng)用中去掉GE-90/70 PLC，升級(jí)到PMAC新平臺(tái)—帶Macro工作站的Turbo PMAC-UL。因?yàn)镻MAC-UL可以為此機(jī)床提供可靠的控制結(jié)構(gòu)，而且PWM接口也可以提供更寬的控制帶寬，即具有更好的刀具指令響應(yīng)功能。選用PMAC-UL、Macro和PWM放大器，具有潛在的好處:如可以減去PMAC-VME的費(fèi)用，集中控制機(jī)床、增加控制帶寬等。
硬件配置:GE-90/70中4個(gè)PMAC-VME，主機(jī)PC中2個(gè)PMAC，ACC51，12位插補(bǔ)器及帶參數(shù)化編程功能的PMAC-NC32。
4 CNC精密橫磨附件
對(duì)要求速度快，能嚴(yán)格控制加工誤差的橫磨加工，CNC精密伺服橫磨附件將是最好的。用戶友好的彩色觸摸屏可以使安裝調(diào)試和操作輕松自如。主要優(yōu)點(diǎn):
- 精密橫磨軸運(yùn)動(dòng) 分辨率:0.1?m，重復(fù)精度0.25?m，由AC數(shù)字無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)和放大器、精密研磨滾珠絲杠帶無(wú)間隙反向螺母組件和60:1的諧波傳動(dòng)裝置伺服驅(qū)動(dòng)部件等組成。
- 滑臺(tái)可進(jìn)行小增量運(yùn)動(dòng) 確保了精確補(bǔ)償和較高的磨削循環(huán)重復(fù)精度，可獲得所需的其它齒數(shù)比，具有開(kāi)放的PC結(jié)構(gòu)。
- Intel PII處理器 配有Delta Tau PMAC運(yùn)動(dòng)控制器、支持橫磨/縱磨的軟件和無(wú)心磨專用軟件。操作者友好的彩色觸屏，基于Windows的熟悉界面及操作者無(wú)需具備太多的計(jì)算機(jī)知識(shí)。
- 可與其它CNC選項(xiàng)和附件集成 滿足了用戶的要求，適用于各種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境：硬盤上可存儲(chǔ)無(wú)數(shù)個(gè)零件程序以備后用，每個(gè)零件程序文件名可用50個(gè)字符加以描述：可橫磨。
- 支持磨削六步 下料、上料、始磨、粗磨、半精磨、精磨，每一步的進(jìn)給速度和停留時(shí)間都不同：可與Servo Reg Wheel一起使用，且每一步都設(shè)有不同的轉(zhuǎn)速：具有單循環(huán)方式/連續(xù)循環(huán)方式：可提供精確補(bǔ)償/近似補(bǔ)償和縱磨法：在預(yù)先設(shè)定的循環(huán)數(shù)之后，有修磨提示。
- 輸入精磨直徑和退刀直徑 提供了精確補(bǔ)償和近似補(bǔ)償：可保存磨刃刃高和reg輪的角度：在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間之后，有修磨提示：具有獨(dú)立封閉式控制器，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行改造：新、舊磨床都可安裝（為確保獲得最佳性能，在安裝該附件之前，可修理橫磨導(dǎo)軌）。
5 超精加工車床系統(tǒng)
設(shè)計(jì)目標(biāo)是一臺(tái)車床數(shù)控系統(tǒng)，控制精度要求微米級(jí)，能夠?qū)崿F(xiàn)球面的車削，是我國(guó)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目。通過(guò)PMACNC-PACK車床數(shù)控系統(tǒng)和一套NC軟件的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，采用空心杯直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于PMACNC-PACK車床系統(tǒng)是基于PMAC開(kāi)發(fā)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，軟件靈活性好，速度快，易于二次開(kāi)發(fā)，適合于研究項(xiàng)目的二次開(kāi)發(fā)。且PMAC的控制精度可達(dá)±1脈沖，可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)控制要求。
6 SCARA機(jī)器人控制
SCARA機(jī)器人是我國(guó)“863”計(jì)劃支持下研制的“QUICK MAN”系列機(jī)器人，該機(jī)器人的機(jī)械特性與PANSONIC HR50本體相似，只是電動(dòng)機(jī)位置等的機(jī)械結(jié)構(gòu)有所不同。SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械特性好，動(dòng)作靈敏，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配。
通過(guò)采用基于WINDOWS平臺(tái)的PMAC-LITE四軸控制器對(duì)SCARA機(jī)器人進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)，取得了令人滿意的效果。