開放式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用實例介紹

我們對開放式數(shù)控系統(tǒng)有了一個全面的了解，下面將介紹一些開放式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用實例。

1 PMAC為核心的開放式控制系統(tǒng)應(yīng)用概述

    PMAC的開放性使其建立的系統(tǒng)具有高可靠性、靈活性、多功能和高性能價格比，重要的是你可以隨心所欲地開發(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在世界各個行業(yè)得到了應(yīng)用。在機床方面，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、電加工機床、沖床、水刀切割和木工機械等，如Viking CE無心外圓磨床、SZ-1000微孔鉆床、CMT-830八工位車床、Eagle NC光學(xué)鏡面加工磨床、機床改造等。在機器人方面，已應(yīng)用于自動擦窗機器人、AP機器人、HECTOSPEC光線定位機器人、遙控系統(tǒng)的仿形手臂和近海石油鉆塔機器人等。其它方面應(yīng)用如電子束平板印刷、高速膜纏繞機、臺式注塑機、孕檢產(chǎn)品裝配線、TITANIC號、注塑機、精密飛行運動仿真器和無紡紡織機等。

    在中國，PMAC目前主要應(yīng)用在機床、機器人、測量、印刷、半導(dǎo)體、食品及通用自動化等方面，如噴涂和弧焊機器人（機械部自動化研究所）、重載機器人6軸虛擬機床（沈陽自動化所）、激光成型/切割、水刀切割機、4/8軸管道焊接機、飛剪設(shè)備、等離子/火焰切割機、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，本講只介紹開放式數(shù)控系統(tǒng)在機床和機器人方面的應(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移動式龍門加工中心的廠商。他們的目標(biāo)市場是石油化工行業(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計劃用PMAC開發(fā)一種帶轉(zhuǎn)動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的精密加工。這些加工表面的亞微米級加工進給速度將達(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。機床的主軸是雙電動機裝置，同時將Delta Tau帶PWM接口的Turbo PMAC2-PC與Delta Tau四路放大器相連，這樣就能實現(xiàn)Eagle所期望的最好的動態(tài)響應(yīng)和控制帶寬。

    與傳統(tǒng)的銑削、車削加工一樣，我們用一個五項多項式作為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)上實現(xiàn)動態(tài)刀具補償，在每個磨輪修整后加工出一個樣塊，檢測樣塊并繪制出刀具表面輪廓圖，以生成動態(tài)刀具補償即期望的正常表面的矢量函數(shù)。實現(xiàn)了精確性、高速度和過程控制等方面的要求。

    其硬件配置:PMAC2-PC（插入主機PC）、ACC51、12位插補器及帶參數(shù)化編程功能的PMAC-NC32。

3 CMT-83八工位車床

    CMT-830車床有8個工位。當(dāng)8個主軸同步運轉(zhuǎn)時，8個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)到下一個工位。8個坐標(biāo)系各有一個主編碼器。

    與其他機床要同時處理8個工件相比，正是因為CMT能同時加工8個工件而這8個工件可以采用不同的原材料，從而使其在眾多競爭產(chǎn)品中脫穎而出。對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，只需幾分鐘即可完成。這種靈活性使得CMT-830能經(jīng)濟地進行短期、大批量的生產(chǎn)。

    所有8個外部滑動部件的X軸和Z軸全部可編程。8個內(nèi)部滑動部件同樣有兩軸可編程�？梢赃x擇旋轉(zhuǎn)主軸、攻螺紋和下料工位等可選項來加強CMT-830的功能。

    帶GE-90/70PLC和主CPU的4塊PMAC-VME裝在一個架子上。GE-90/70PLC控制所有過程，可協(xié)調(diào)主機與PMAC交互作用和過程總控I/O點。主機的圖形用戶界面由Win95中的GE-Cimplicity Running生成。轉(zhuǎn)塔每次轉(zhuǎn)位時，將每個坐標(biāo)系的固定運動程序緩沖區(qū)裝入PMAC的緩沖區(qū)。主機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，使用一個公共時鐘和公共主基準(zhǔn)，并在必要時運行外部觸發(fā)時基功能。

    盡管需要修改代碼，但是可以在本應(yīng)用中去掉GE-90/70 PLC，升級到PMAC新平臺—帶Macro工作站的Turbo PMAC-UL。因為PMAC-UL可以為此機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的費用，集中控制機床、增加控制帶寬等。

    硬件配置:GE-90/70中4個PMAC-VME，主機PC中2個PMAC，ACC51，12位插補器及帶參數(shù)化編程功能的PMAC-NC32。

4 CNC精密橫磨附件

    對要求速度快，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:

    精密橫磨軸運動 分辨率:0.1?m，重復(fù)精度0.25?m，由AC數(shù)字無刷伺服電動機和放大器、精密研磨滾珠絲杠帶無間隙反向螺母組件和60:1的諧波傳動裝置伺服驅(qū)動部件等組成。

    滑臺可進行小增量運動 確保了精確補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，具有開放的PC結(jié)構(gòu)。

    Intel PII處理器 配有Delta Tau PMAC運動控制器、支持橫磨/縱磨的軟件和無心磨專用軟件。操作者友好的彩色觸屏，基于Windows的熟悉界面及操作者無需具備太多的計算機知識。

    可與其它CNC選項和附件集成 滿足了用戶的要求，適用于各種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境：硬盤上可存儲無數(shù)個零件程序以備后用，每個零件程序文件名可用50個字符加以描述：可橫磨。

    支持磨削六步 下料、上料、始磨、粗磨、半精磨、精磨，每一步的進給速度和停留時間都不同：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：可提供精確補償/近似補償和縱磨法：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 提供了精確補償和近似補償：可保存磨刃刃高和reg輪的角度：在預(yù)先設(shè)定的時間之后，有修磨提示：具有獨立封閉式控制器，可在現(xiàn)場進行改造：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)計目標(biāo)是一臺車床數(shù)控系統(tǒng)，控制精度要求微米級，能夠?qū)崿F(xiàn)球面的車削，是我國國家重點實驗室的項目。通過PMACNC-PACK車床數(shù)控系統(tǒng)和一套NC軟件的動態(tài)連接庫，采用空心杯直流伺服電動機驅(qū)動。由于PMACNC-PACK車床系統(tǒng)是基于PMAC開發(fā)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，軟件靈活性好，速度快，易于二次開發(fā)，適合于研究項目的二次開發(fā)。且PMAC的控制精度可達(dá)±1脈沖，可以實現(xiàn)微米級控制要求。

6 SCARA機器人控制

    SCARA機器人是我國“863”計劃支持下研制的“QUICK MAN”系列機器人，該機器人的機械特性與PANSONIC HR50本體相似，只是電動機位置等的機械結(jié)構(gòu)有所不同。SCARA機器人結(jié)構(gòu)簡單，機械特性好，動作靈敏，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配。

    通過采用基于WINDOWS平臺的PMAC-LITE四軸控制器對SCARA機器人進行控制實驗，取得了令人滿意的效果。