机床数控系统范文第1篇

关键词：数控机床;控制系统;设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.065

1 数控机床及其控制系统概述

当前，数控技术已经在IT、医疗、轻功、机电等行业内得到了广泛的应用，并发挥出了重要的作用。可以说，数控机床的出现与应用有力地促进了机电制造业的快速发展。数控机床是集计算机、机床、自动控制、电机以及传感检测等技术与设施于一体的自动化生产设备，是一种以“数字量”作为指令信息的机床。一般而言，数控机床控制系统主要包括输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等部分组成，其中，可编程控制器（PLC）是数控机床控制“核心”，数控机床操作、使用等都与PLC有着密切的关系。数控机床实际操作时，必须要根据工作条件、生产要求编制相应的加工操作程序，然后将这些“程序”存储于磁盘、穿孔带等介质中，系统软件或者是逻辑电路通过读取存储于介质中的“程序指令”，输出相应的操作控制指令信息，从而使数控机床按照程序所规定的指令运行，完成生产任务。当然，数控机床的正常工作、运行，不能仅仅依靠PLC，而是需要输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等所有模块都能够正常运行，衔接紧密，这样，数控机床才能够顺利地完成“指令”所规定的所有动作，促进企业生产目标的顺利实现。

2 数控机床控制系统优化设计分析

数控机床控制系统是数控机床正常运行的必要保障，机床类型不同、型号不同，控制系统的优化设计也有所不同，但是，在控制原理、传动系统、编程控制以及结构布局方面并没有太大的差别，实践中，数控机床控制系统优化设计应该重点做好以下几个方面的工作：

2.1 数控机床控制系统的总体优化与设计

本文中，对数控机床控制系统优化设计的主要目标是实现对数控机床的精准化、“实时化”控制，以支持数控机床高精度任务、多任务操作需要。一般而言，数控机床数控系统设计主要是为了实现机床运行状态监测功能、加工控制功能、系统自检功能以及加工参数交互功能等，其中，加工控制功能是控制系统设计的最基本的功能要求，目的就是实现对数控机床三维刀具、输入/输出装置以及驱动电机的有效控制。由于绝大多数数控机床加工运行过程中，钻头、刀具等都处于高速运行状态，为了满足控制系统在极短的时间内做出正确的控制决策，实践中常常采用“嵌入式系统”作为控制系统功能开发平台，比如，基于RT-Linux的开发平台由于保留了Linux的所有的核心功能，具有强大的调度、管理功能，能够实现对数控机床操作任务的实时、精确管理。

2.2 数控机床控制系统硬件结构设计

当前，数控机床控制系统大多为“全闭环”控制模式，“全闭环”控制系统属于一种典型的开放式控制结构，硬件结构设计需要重点做好以下三点：

（1）数据采集卡配置，采集卡的主要功能是接收前端检测数字量、采集模拟信号，然后利用系统内的相关程序对这些信息进行分析、处理，比如，信息收集、A/D转换、触发控制等等，都属于数据采集系统设置内容;

（2）伺服装置配置设计，可以使用“电致伸缩器”来调整工件与支架之间的偏差，以解决切削环节工件轴径过大而引发的误差问题;

（3）数控机床运动控制器配置，实践中，常采用“上位机”与“下位机”联合控制方式，以满足机床加工对精度、轨迹控制较高的要求;

（4）硬件电路设计，数控机床中的硬件电路是控制系统正常工作、运行的动力系统，比如，机床驱动、信号指令传递等等都需要借助于硬件电路系统才能够实现，数控机床硬件电路系统设计关键的是需要设计好电源电路、存储器电路、PC通信电路、音频录入电路、音频输出电路等。总之，数控机床硬件系统（结构）设计需要遵循模块化、标准化的原则，在满足系统总体功能需求的前提下，兼顾控制系统软件设计需求，以降低控制系统设计的成本、提高控制系统运行的可靠性与稳定性。

2.3 数控机床控制系统软件系统设计

就数控机床的运行控制、运行原理来看，软件系统是数控机床能够平稳运行的“核心模块”，因为，所有的操作指令都需要通过软件系统的控制才能够实现，比如，操作指令的译码、驱动电机的控制、刀具运行轨迹的控制以及运行状态信息显示等等都需要借助于软件系统才能够实现。其中，基于PLC基础上的数控软件加工处理流程是数控机床控制系统软件设计的关键，比如，刀具加工、工件定位等都属于加工数据处理流程范畴。实践证明，数控机床控制软件系统设计需要以“功能模块”为核心，做好“上位机”与“下位机”设计，比如，对于操作精确度要求较高的数控机床控制系统设计，可以将整个软件系统放在SIMO―TIOND环境下运行，这样，“下位机”就可以直接接收来自各个“功能单元”的数据、信息，在此基础上将数控机床运行状态、各个功能模块指令执行情况监测出来，为控制系统的正常运行奠定坚实的基础。

2.4 数控机床电气控制系统设计

电气控制系统设计也是数控机床控制系统硬件设计的重要内容。实践中，在进行数控机床电气控制系统设计时，常常将PLC程序设计为低级程序与高级程序两个部分，前者主要是用来处理控制系统中普通信息以及比较程式化的控制，后者则主要使用处理系统中紧急信号，目的是对数控机床出现的一些突发事件做出相应的应急处置反映，科学设置参数，确保数控机床安全、稳定运行。

总之，数控机床具有断刀、换刀、工件夹紧、刀位检测、通信检测以及通信连接等多项功能，要促进这些功能目标的实现，就必须要做好数控机床的控制系统设计，这对提高机床的开动率、生产率以及数控机床的稳定运行具有重要的意义。

参考文献：

机床数控系统范文第2篇

【关键词】PLC；数控机床；电气控制

系统科学技术的不断进步，推动了工业制造业的技术革新。传统的机床控制模式也逐渐被计算机数字化程序控制所替代，这不仅提高了工业生产效率，节约了劳动力，而且控制技术更为精确完善，体现出了很大的技术优势。PLC控制技术，即可编辑逻辑控制器，系统比较稳定，无需传统控制技术需要的零部件更换，只需要改变相关的参数，就可以实现不同的工艺改变，一套设备，可以实现对多个生产环节的控制，节约了大量的人力物力，提高了生产效率，对于增强企业核心竞争力，降低产品生产成本，有着重要的作用。

1数控机床电气控制系统的基本结构

1.1数控机床的基本结构

用计算机信息化技术，通过编辑相应的控制程序，对设备系统进行控制的技术，就是数字化控制技术。数控机床，也就是利用数字化控制技术对机床进行控制，实现计算机程序对零部件加工的整个过程控制。现在的电器设备也都应用了数字化控制技术，比如现在的智能空调，智能手机等，都是数字化控制技术应用的典范。数控机床，大体都由以下几部分组成：机床主体、电气控制单元、执行系统和数据控制系统。1.1.1机床主体机床是整个系统的执行者，一般外形都比较大，是加工零部件的直接设备。同时，它也是数据控制的对象，对其实现控制的结果，关系到最终产品质量的好坏。1.1.2电气控制单元电气控制单元是数控系统的核心硬件，通过对编辑好的软件程序的分析和使用，实现对机床的控制，是控制机床工作的枢纽。这个系统的运动控制器，是控制单元中最重要的部分，它通过接收来自传感器的指令信号，转变成电信号。它对整个系统的逻辑、程序控制起着决定作用，对于机床的运行、加工时长、零件加工规格等都起着控制，是机床能否正常运转的关键部位。1.1.3电气控制系统的执行部分电气控制系统主要通过电磁阀对机床进行控制，比如在机械加工过程中，会出现刀具的磨损和损坏，通过电磁阀的控制，实现刀具的检测和更换。通过电磁阀的开关，实现机械手和刀具的加紧和松弛，完成换刀工作，提高机床的工作效率，这比人工换刀要快很多，尤其是换刀精确，并且能够进行数据检测。当发现刀具出现磨损或者角度发生问题时，就会反馈给中枢控制系统，控制单元就会通过对电磁阀的控制，实现机械手对刀具的更换或角度调整。这样可以对加工过程实现实时监测，极大的提高工作效率和产品质量，这样能够保证不同批次，产品的规格和质量比较统一，降低残次品的产出率，对于加工企业重要性不言而喻。

1.2数控机床的特殊结构

主要是机床在工作过程中，会出现一些紧急情况，针对这些出现的情况，需要作出应急反应或处理，从而就需要有一些特殊结构，以免造成机床进一步损坏或安全事故。比如急停按钮的设置，当出现一些紧急的事故时，通过其对机床进行紧急控制，或者对程序进行复位。

2基于PLC的数控机床电气控制系统的设计

2.1数控机床电气控制方式的选择

选用合适的机床电气控制方式，决定着机床加工质量和效率。优秀的机床电气控制系统能够提升生产产品的精度和产品的性能。因此，需要根据加工零件的性能和特点，选用合适的系统，根据对象特点设计合适的程序，通过PLC控制系统选择合适的X轴和Y轴。数控机床电气的控制效果的直接表现，就是运动控制器的作业性能。合适的数控系统能够让运动控制器发挥出更强的稳定性与高速性能，并且增加接入轴的数目，自主编辑性能以及后续便利的升级方式。

2.2数控机床的功能

数控机床系统，在工作时，不仅可以实现X、Y、Z轴三轴联动，也可以让所有轴同时运动或者分开独立运动。数控机床的全闭合环控制方式，利用X、Y轴的运动轨迹对工作台进行定位，实现对操作模式的精确控制。为了能够让数控机床的电机长时间持续工作，需要对电机的温度做好监测工作，并且有合适的冷却系统进行降温保护。机器运转工作也会造成刀具的损坏和角度变动，为了实现自动换刀的功能，对主轴配备了专用的机械换刀手和刀库。机械手进行相关的刀具更换和调整，不仅可以提高工作效率和设备的稳定性，而且降低换刀发生的安全事故率。

3数控机床出现故障分析

数控机床在运行过程中，也会出现故障或者错误，如果不能做出应急处理，就有可能对设备造成损害或者人员伤亡。因此，通过数控机床系统控制中的紧急控制按钮，PLC中间继电器会立即将急停信号传递到系统中，继电器迅速做出停止反应，快速停止设备的运转，既保证了设备不会造成继续损害，还能杜绝由此产生的可怕后果，专业人员能够根据发生故障时的状态，根据程序执行状况和控制单元逐项检查，对故障问题作出分析处理。

4结语

随着科学技术不断在数控技术中的应用，PLC数控机床控制技术也会越来越完善，程序化程度越来越高，功能越来越强大，解放更多的劳动力，用高效准确的计算机技术进行专业的生产控制，提高产品的精确性，降低人为错误操作带来的事故率，对于增强企业的产品竞争力，有着重要的作用。但是，就目前我国的数控技术发展程度来说，与发达国家还存在着较大的差距，因此，设计更多适合实际生产的数控机床电气控制系统是很有必要的。选择合适的程序控制模式，对于电气控制系统是十分关键的。它不仅涉及到对各个部件的控制和运行，而且能够对多种机床操作实现兼容，有利于实现对不同型号的机床控制操作。PLC作为现代数控机床的常用控制系统，在实际的生产控制中，已经发挥出了巨大的作用，创造了可观的经济效益。但是，由于我国的生产水平相对较低，纯机械化生产的工艺和技术水平，还有很多现实的制约因素。因此，通过不断地提升电气控制技术的设计方法，提高行业的制造水平，有着重要的意义。

参考文献

[1]闻绍靖,王娇.基于PLC的数控机床电气控制[J].数字技术与应用,2017(02):10.

机床数控系统范文第3篇

关键词：数控机床 电气控制 研究策略

中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（a）-0072-01

1 数控机床

数控机床由机械部分、上下位机软件和硬件电路这3个必不可少的部分组合而成。占整个机床核心部分的就是数控装置，主要体现就是数字控制方式得到了很好的应用。通常情况下，PLC数控机床分为两个大类：第一类是内装型的PLC，这种装置在设计中能够更好的体现数控机床的控制顺序；第二类是独立的PLC，这种系统在软件和硬件方面都比较齐全，而且，在数控机床以及控制领域都能很好的体现，因此，第二类装置在生产过程中更加容易被应用。

2 数控机床电气控制系统

PLC数控机床中有一系统处在全封闭状态的闭环系统中，那就是电气控制系统，组成部分由电动机、电频器和光栅尺，电气控制系统在应用过程中能够更好的体现高精度的控制。

2.1 电气控制系统组成

电气控制系统由几大重要部分组成：工控机、SIMOTION、电动机模块、电源模块、变频器、光栅尺以及传感器等。

2.1.1 电源模块

电源模块在使用过程中要对直流电进行使用，因此，在使用过程中，变频器是将交流电转变直流电，而逆变器则是把直流电转变成预定频率的交流电。这就产生了两大模块，分别为可调电源模块和不可调电源模块。可调电源模块在使用过程中能够实现直流电稳定的供应，在这个过程中，可以对电按照一定的参数进行预订的变化，并且在这个过程中能够和SIMOTION通信的功能进行结合。相反，在不可调电源模块使用时，由于只能提供固定直流电压值，就无法与SIMOTIO功能相结合。

2.1.2 电动机模块

电动机模块作为电气控制系统中的重要模块，其重要性就是能够将直流电逆变为预定频率的交流电，可供电动机进行适应。电动机模块在分类方面主要也是分为两类，分别是装柜型和书本型。

2.1.3 SIMOTION运动控制器

电气控制系统的核心部分在于SIMO TION，其在应用过程中能够对整个控制系统的运行速度和可靠性进行影响，因此，在电气系统运行过程中对这部分要给予充分的重视。SIMOTION主要的功能就是实现运动控制、逻辑控制以及工艺控制，能够在生产过程中对产品质量产生很大的影响，因此，一定要对该部分进行重视。

2.2 电气控制系统的硬件部分

在电气控制系统中硬件部分也不容忽视，主要由机械手自动换刀、断刀检测和深度检测等。

2.2.1 机械手自动换刀

机械手自动换刀其在生产过程中能够起到提高数控机床工作效率的作用，在应用过程中主要的工作原理就是利用控制电动阀的开关实现机械臂以及刀具的夹紧功能，然后实现机械手的伸展、收回以及松开，自动完成换刀的动作。

2.2.2 断刀检测

在电气系统运行过程中，断刀检测系统的主要核心部分就是利用光纤传感器，在生产加工过程中，刀具在长时间的使用过程中会出现磨损的问题，在情况比较严重的时候会出现刀具断裂的情况。为了更好的提高加工的效率，在生产过程中要对刀具的使用情况进行检测，在刀具出现严重磨损的情况下，机床要能够自动换刀，对生产效率不会产生任何的影响。

2.2.3 深度检测

在换刀过程中，主要是对主轴夹紧位置的机械手，或者是人工对刀具进行深度的检测，不论采用何种方式，在对刀具进行深度检测时，都要使用相关的深度检测工具来进行实现。

2.3 基于PLC数控机床电气控制的研究策略

决定电气控制系统的安全和可靠因素在于数控机床的电气控制方式。因此，研究PLC数控机床的电气控制方式十分重要。整个电气控制系统最重要的部分就是软件设计，软件设计也是硬件结构的核心。运行在SIMO―TION中的软件为下位机软件，上位机接收数据并控制执行部件工作，同时完成机床状态的检测。当轴组装好以后，即可通过程序进行操作，而SIMO―TION的内部程序是由操作系统调用的。工控机主要是读取文件信息，然后把数据传递给SIMOTION，SIMOTION收到数据便会控制电动机模块驱动电动机，从而带动工作台进行位置控制；与此同时，光栅尺检测到工作台的信息，再传递给SIMOTION，这样就可以对工作台进行位置调整。然而，光栅尺的信号无法直接被SIMOTION所识别，需要将光栅尺在传感器下进行识别，再次传递给SIMOTION，才能完成整个过程；最后使工作台的工作状态通过多个传感器（断刀检测器、深度检测器）检测，并传人电气控制系统。需要注意的是，传感器的信号也必须先经过ET200到达sIMOTl0N中进行信号处理，才能被传入电气控制系统。

3 数控机床故障分析

数控机床在使用过程中要避免让操作人员、机床以及加工人员等造成伤害和损伤，要在出现问题时及时进行处理。在正常情况下，数控机床在运行过程中，可以断开急停按钮，使数控机床处在一个常闭状态下。按下按钮后，触电会自动断开，这样系统中的继电器就会出现中断的情况，可以将移动装置动力电源进行断开。在连接PLC中间继电器以后，可将信号发送到系统中产生急停报警，这样信号系统中就产生了复位信号。

超程限位开关一直处于松开状态，用户在操作数控机床时，一旦出现将超程限位开关压下的情况，会导致继电器出现断电现象，中间继电器的一组常开触点可以向PLC输入断系统发送急停信号，同时，也能将超程报警信息发给系统，系统可以根据信号做出一定的反应，对出现的问题进行处理。

4 结语

近年来，我国的工业生产在效率和效益方面有了很大的提高，这和应用很多的先进技术分不开，在工业生产过程中，数控技术的发展对其影响非常大，其中，PLC逻辑处理功能在不断的完善，而且，在实际的应用过程中体现出了很好的效果。因此，设计一套和电气控制系统相配合的系统非常必要，能够更好的对各个部分的选型进行充分考虑，同时，电气系统的作用也能得到更好的发挥。

参考文献

机床数控系统范文第4篇

【关键词】可编程控制器（PLC）；数控机床控制系统；实际应用

前言

目前，可编程控制器（PLC）应该广泛地应用于数控机床的前期设计、数据处理、过程控制、生产控制中，提高了数控机床的自动化控制水平和加工精度。在本文中，笔者对可编程控制器（PLC）在数控机床控制系统中运用的情况提供了相关见解。

1 PLC在数控机床控制系统中的运用难点

一般而言，数控机床主要由主体机床、输入/输出设备、检测反馈设备、伺服系统、可编程控制器（PLC）、触摸屏等六个部分构成。

数控机床的每一个构成部分均有不同的分工和职责，所以可编程控制器（PLC）的应用也存在不同的困难：（1）主体机床主要包括机械设备和电气设备两个关键设备，因此在进行总体方案设计的时候应该综合考虑机械设备和电气设备两个方面，而后才能够确定数控机床的各种功能。不论是数控机床的数控系统，还是数控机床的机械要求均非常复杂，为了能够扬长避短，机电设计双方必须要进行及时有效地沟通。（2）输入/输出设备主要负责把各种加工信息传输给计算机以及将计算机的操作指令回传给操作系统，因此，输入/输出设备要求具有可靠稳定的工作状态和良好的信息传输能力，将信息延迟降到最低。（3）检测反馈设备主要负责检测控制系统的运行状态是否安全是否稳定，实现故障元件自动检测、系统行程保护等功能非常重要，同样也具有一定难度。不建议使用开环控制方式，开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高，精确度不高，使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。闭环控制的优点是充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使校正行动更准确，更有力，如通过编码器或者光栅尺反馈达到伺服的精确定位。（4）伺服系统的选件、装备、编程、操作等必须要具有一定的合理性，同时保证机床加工具有很高的稳定性和精度。实际操作中的加工速度和加工精度需要进行很好地权衡。另外，一旦现场条件出现转变，伺服系统当中的各种操作参数也应该进行相应地修改，但是这些修改必须要满足操作连续性的要求，并且允许在线进行修改。（5）除此之外，应该将压敏电阻安装在电源输入端从而有效防止防止可编程控制器（PLC）因为电压过高等原因而损坏；变压器等发热元件不能够安装可编程控制器（PLC）的下方，并且伺服驱动器也要与可编程控制器（PLC）保持一定距离，避免因为过热造成可编程控制器（PLC）烧毁。

2 基于PLC的数控机床控制系统方案

2.1 粗定位阶段和精定位阶段的科学划分

将定位过程科学划分为粗定位阶段和精定位阶段，能够在保障地位精度的同时有效提高定位速度。具体内容是，脉冲控制步进电机采用频率相同但是脉冲当量不同的脉冲对其进行控制。（1）粗定位阶段主要是指，在点位过程（处于该过程时刀具不进行切削作业）当中采用大脉冲当量，例如，0.1mm/步、1.0mm/步、1.5mm/步等等。（2）精定位阶段主要是指，完成粗定位阶段之后，应该采用小脉冲当量来使工作台或者刀具慢慢代加工零件进而确保定位精度，例如，0.01mm步。从分工角度来看，粗定位阶段负责提升定位速度，精定位阶段负责保证定位精度，并且由于精定位阶段仅仅占全部定位行程的1%-2%左右，基本上不影响定位速度。在机械设备方面可以采用两套变速装置，粗定位阶段由电机直接驱动，精定位阶段则进行降速驱动，由电磁离合器控制两套变速装置的切换。

2.2 利用BCD码拨盘数据输人应用功能指令

在可编程控制器（PLC）控制系统当中安装BCD码拨盘之后，则可以省略数码输人显示电路。此举不仅让硬件电路得到了简化和优化，更加降低了可编程控制器（PLC）输入点的使用数量，此外，还能够实现各种操作执行的存储与传输，提高了操作的方便性。如果配合简单的硬件译码电路，就可显示有关参数的动态变化。为避免在系统运行中拨动拨盘可能给系统造成的波动，最好设置一输人键，当确认各片拨盘都拨到位后再按该键，这时数据才被PLC读人并处理。

2.3 触摸屏全指令显示

采用触摸屏对指令、故障信息等内容进行直观显示，工作人员通常显示的故障代码可以找到问题根源；另外，在触摸屏上进行各种手动操作更加简单容易。

2.4 PLC外部元件故障的自动检测

由于PLC具有极高的可靠性，因此PLC控制系统中绝大部分的故障不是来自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常见的按钮或行程开关触点的熔焊及氧化就分别对应着短路故障及开路故障。系统一旦自动检测到元件故障，应不仅具有声光报警功能，而且能立即显示故障代码，以便用户据此迅速判断出故障原因。

2.5 检查反馈功能

数控机床各轴均设二端极限传感器和原点传感器，冷却和也都有异常检测，在报警灯和人机界面处显示报警信息，由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严，设计和调试都比开环系统难，但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。

2.6 可编程控制器（PLC）梯形图编程方法

应用于数控机床当中的可编程控制器（PLC）具有良好检测功能与显示功能，其中，可编程控制器（PLC）梯形图能够显示数控机床的各种参数信息，例如机床参数、机床工作状态、刀具管理数据、坐标位置数据等，具有十分广泛的用途。通过可编程控制器（PLC）梯形图，我们能够非常直观地观察机床的定时器、内部继电器以及各种接口的状态信息。同时，我们可以利用可编程控制器（PLC）梯形图所反映出来的控制逻辑，对数控机床设备的故障原因进行跟踪。具体而言就是，可编程控制器（PLC）梯形图本身具有动态监控功能，能够对相关设备运行信号是否正确进行观察，出现出现信号错误，则能够利用梯形图对其进行向前或者向后的翻查与跟踪，确定导致节点处于错误状态的因素，我们予以及时地纠正。

为了更加生动地阐述可编程控制器（PLC）梯形图编程方法，下面将Fanuc Oi系列数控系统作为本文的案例进行比较详细的分析和探讨。首先按下【SYSTEM】键进入到可编程控制器（PLC）梯形图界面，随后按下【PMC】软键，而后选择按下【PMCLAD】，至此，我们便进入到可编程控制器（PLC）动态显示的梯形图程序界面。如果需要检索相关的程序，则应该按下【SEARCH】检索信号软键，利用界面上的左右方向软件或者上下翻页软件来检索自己所需要的信号。

3 结束语

在当前的工业自动化控制领域，可编程控制器（PLC）非常受到人们的亲睐，更是因此获得大规模的应用。相对于其它的工业自动化控制产品，可编程控制器（PLC）具有硬件成本低、组机周期短以及控制性能强等诸多优势，并且由于可编程控制器（PLC）已经问世几十年，经过不断地完善和更新，其技术已经相当成熟，具有良好的运行稳定性和可靠性。

参考文献：

[1]周荃. 浅谈PLC在数控机床控制系统中的应用[J]. 潍坊高等职业教育，2008，(04)：125-126.

[2]刘芬. 论PLC控制在机床数控系统中的应用[J]. 河北职业技术学院学报，2007，(02)：223-224.

机床数控系统范文第5篇

关键词：数控机床在线检测技术编程方式

数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，是制造业的加工母机。每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定及加工过程中的工序间检测和加工完毕检测等。针对如何提高加工效率、编程质量、机床安全性、设备利用率和节约刀具成本等问题，研究出了数控机床在线检测技术。在线检测也称实时检测，是一种基于计算机自动控制的检测技术，在加工的过程中实时对刀具进行检测，其检测过程由数控程序来控制，依据检测的结果做出相应的处理。既保证了数控机床精度，扩大数控机床功能，又改善数控机床性能，提高数控机床加工效率。

1、数控机床在线检测系统的组成

数控机床在线检测系统分为两种，一种为直接调用基本宏程序，而不用计算机辅助；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中的结构。 数控机床的在线检测系统由机床系统和软件系统组成。机床系统通常由以下几部分组成：

（1）机床本体：机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。

（2）数控装置：数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。

（3）伺服系统：伺服系统是数控机床的重要组成部分，用以实现机床移动部件（如工作台）的位置和速度为控制量的系统。伺服系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。

（4）测量系统：测量系统有接触触发式测头、信号传输系统和数据采集系统组成，是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。其中关键部件为测头，使用测头可在加工过程中进行尺寸测量，根据测量结果自动修改加工程序，改善加工精度，使得数控机床既是加工设备，又兼具测量机的某种功能。

2、数控机床在线检测的工作原理

实现数控机床的在线检测时，首先要在计算机辅助编程系统上自动生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，通过G31跳步指令，使测头按程序规定路径运动，当测球接触工件时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口将触发信号传到转换器，并将触发信号转换后传给机床的控制系统，该点的坐标被记录下来。信号被接收后，机床停止运动，测量点的坐标通过通信接口传回计算机，然后进行下一个测量动作。上位机通过监测CNC系统返回的测量值，可对系统测量结果进行计算补偿及可视化等各项数据处理工作。测量典型几何形状时检测路径的步骤为：

（1）确定零件的待测形状特征几何要素；

（2）确定零件的待测精度特征；

（3）根据测量的形状特征几何要素和精度特征，确定检测点数及分布；

（4）根据测点数及分布形式建立数学计算公式；

（5）确定检测零件的工件坐标系；

（6）根据检测条件确定检测路径。

3、数控机床在线检测编程

在线检测技术的关键主要体现在检测程序的编制上，检侧程序编制质量的优劣直接影响到检测效果。目前检测软件有商业化软件和自主开发的软件。基于VB语言的在线检测编程检测部分主要模块的功能如下：

（1）测量主程序自动生成模块：主要完成零件待测信息的输入，生成检测主程序。

（2）误差补偿模块：对测量过程中所产生的误差进行补偿，提高测量精度。

（3）通信模块：完成主程序与被调用宏程序的发送及测量点坐标信息的接收。

（4）测量宏程序模块：实现宏程序的管理和内部调用。主模块要实现对宏程序的查找、增添、修改及删除等操作。

（5）数据处理模块：对测量点坐标进行补偿，完成各种尺寸及精度计算。通过打开测量结果数据文件，获得测量点坐标信息，经过相应的运算过程最终得到所测值。

4、数控机床在线检测系统仿真

目前数控机床在线检测借鉴于CAD/CAM技术的发展思路可开发相应的在线检测仿真系统。以VC++作为系统开发工具，OpenGL作为三维场景开发工具，按照面向对象的程序设计思想开发数控机床在线检测仿真系统的过程是：

（1）虚拟检测环境的建立采用OpenGL标准进行图形处理工作。OpenGL是一个图形硬件的软件接口，利用它可进行几何建模、图形变换、渲染、光照、材质等多种操作，大部分对于图形的底层处理工作都由一些专门的函数来处理。

（2）检测信息的提取在线检测仿真系统，必须在仿真过程中，如实地反映测量宏程序的每一条语句，即利用测量宏程序驱动检测仿真过程的进程。

（3）虚拟测头的驱动在线检测系统是利用测头与待测物体的碰撞来确定接触点的位置信息的，因而检测仿真必须逼真的再现这一过程，这也是整个仿真系统的核心问题。为保证测头可靠地撞击上待测物体，应使测头检测运动的最远行程大于测头到实际接触点位置的距离，即实际接触点位于测量起始点与测头最远行程点之间的直线段上。

5、结束语

通过直接在数控机床上进行在线检测，即能发现数控加工缺陷又能及时修补加工误差，提高了加工效率，节约加工成本。因此，在线检测技术在数控机床中具有广阔的应用前景，是推动现代制造业发展的动力之一。

参考文献：