HMC63数控机床电气控制策略研究与实现

摘要

中国目前正处于工业转型的关键时期，国家提出企业要从低端制造转型高端制造，尽快提升我国的综合实力，数控机床作为工业的基础，其地位不言而喻，尽管我国在数控机床的生产能力方面已经形成了一定的规模，但是高端的数控机床依旧受制于他人，所以说开发高精度高可靠性的数控机床已经成了重中之重的任务。本文源于“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项子项目“高速立、卧式加工中心”（项目编号：2009ZX04001-015）。 对于数控机床而言精度及可靠性是其最主要的两大指标，精度通常指数控精度，包括主轴精度及进给精度，可靠性通常是指关键功能部件的安全可靠运行，本文将从这两大指标入手，进行数控机床的电气控制策略研究。 首先针对传统三环 PID控制参数不易整定的老问题，本文将模糊控制理论与传统PID控制相结合，设计了自适应模糊PID控制器加入到进给系统的速度环中，并通过仿真验证了控制器的正确性及有效性，最后在 HMC63数控机床上采用此种控制，通过现场试验验证，到达了很好的实际效果，提高了机床的整机精度。 其次对关键功能部件刀库分别采用 PLC程序控制及 PMC伺服轴控制两种方法，通过在现场整机上的运行验证，PMC伺服轴控制节约运行时间，减少了运行故障率，故本文采取 PMC伺服轴控制，同时对关键功能部件双交换工作台采用宏程序控制法，简化了复杂流程的控制，提高了部件运行稳定性。 使用本文描述的上述控制方法，HMC63数控机床于 2017年 1月 9日整机通过了国家科技重大专项实施管理办公室的验收。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 数控机床的发展史

1.3 本文研究内容及章节安排

第2章 总体设计方案

2.1 数控机床的组成

2.2 数控机床的工作原理

2.3 HMC63数控机床规格及参数

2.4 数控系统的选型

2.5 FANUC数控系统明细及功能

2.6 PLC控制原理

2.7 本章小结

第3章 进给系统电气控制策略研究

3.1 FANUC进给轴控制

3.2 自适应模糊PID控制

3.3 进给系统仿真分析及对比

3.4 本章小结

第4章 关键功能部件电气控制策略研究

4.1 刀库部件电气控制

4.2 双交换工作台电气控制

4.3 本章小结

第5章 整机运行验证

5.1 数控机床整机运转检测

5.2 数控机床精度检测

5.3 加工精度验证

5.4 本章小结

总结与展望

研究工作总结

今后的展望

参考文献

致谢

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