数控玻璃钻孔机床结构和控制系统设计.doc

数控玻璃钻孔机床结构和控制系统设计
摘 要 根据消费电子领域客户提出的加工工艺要求,设计一种全自动的数控玻璃钻孔机床,采用两轴联动的数控十字工作台,用数控系统控制,装有四套气动夹具,相对应的配有四套高转速的速技能动力头,一次可却电磁阀打开并工作,并快速接近工件后由快进转换为工进,第一工位加工结束后动力头主轴快退至原位;数控十字工作台在两轴数控系统(联动)的驱动下从坐标原点快速移至第二个加工位置,重復循环,直到四个孔全部加工完毕,冷却电磁阀关闭并停止工作,数控十字工作台退回原位,定位元件自动退回,压板全部松开,加工全过程结束。
2 控制系统设计
根据加工零件的工艺设计要求,设计的控制系统功能框图(如图5所示),该框图显示了整个系统功能的主要电气控制功能模块及系统的组成部分。
伺服电机控制
本系统采用FANUC高速伺服电机控制位置;传统的伺服电机基本上采用了更早的步进电机脉冲控制的方式,使用脉冲位置控制时该方式接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,一般脉冲控制的的精度为10000/圈,如果传动机构的丝杆导程为10MM,每个脉冲当量的精度为10mm/1000=,为了更好配合数控系统的控制,本次系统设计伺服电机采用高速通信型伺服电机,通信速度>10M/S(1000000次/s),电机编码器采用高精度23位编码,即每一圈的有2的23次方的脉冲数(8388608)远高于传统增量式编码器,X轴进给控制、Y轴进给控制,经过数控系统的插补算法,实现X轴和Y轴伺服电机的插补运动,系统定位是通过G00指令快速定位钻孔位置。 主轴电机控制
通过四个接触器来分别控制四个三相异步电机,实现主轴启动和停止。
FANUC系统
本次采用的FANUC系统主要由以下五部分组成:储存器(RAM)、驱动器、运算器(CPU)、输入设备(INPUT)、输出设备(OUTPUT)。运算器(CPU)的主要作用就是负责执行计算机的指令,是处理和运算信息的重要部件。而驱动器是有序列的执行计算机内各部件的程序。储存器(RAM)的主要作用是存放程序、运算结果、参与运算这三方面。输出设备是将这些信息的处理结果进行输出。输入设备中所输入的信息包含了图形、数字、声音等主要是将原始的数据输入并对这些数据进行处理。本专用机床采用了FANUC数控系统的操作面板,采用高性能的数控系统进行控制,包括玻璃的长宽高、打孔位置,打孔数量等,控制精度(脉冲当量):-,定位进给速度:10米/min,实现玻璃钻孔加工的高度自动化控制,消除人工定位产生的加工误差,有效的减轻工人的劳动强度。
开关量
包含输入输出,输入包括进给电机轴的零点检测信号,极限位置信号玻璃的检测信号,夹具位置信号,电机启停信号,安全距离检测信号等,输出信号包括气缸的动作,水路的控制和一些安全继电器的控制等。
夹具夹紧压力控制
本专机需要对机床夹具压力进行控制,压力过大容易压碎玻璃,压力过小则夹不紧玻璃,而且在加工过程中需要保持压力的稳定,防止加工过程中压力过大过小,造成加工玻璃零件的损坏。为了实现压力的精确控制,本次气动系统采用SMC ITV-2050-312L