數(shù)控設(shè)備是技術(shù)密集型和知識密集型的機、電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴，隨著生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模的不斷擴大及設(shè)備自動化程度的不斷提高，數(shù)控車間里所用的數(shù)控設(shè)備種類和數(shù)量也在不斷增加。要想更好地利用數(shù)控機床，就必須對數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)功能及系統(tǒng)有充分的了解。數(shù)控機床的動作控制通常由兩種方式來實現(xiàn)：一種是通過CNC系統(tǒng)(專用計算機)的數(shù)字信息來控制，即“數(shù)字控制”，如數(shù)控機床工作臺的前、后、左、右移動，主軸箱的上、下移動和圍繞某一直線軸的旋轉(zhuǎn)運動位移量等。這些控制是用插補計算出的理論位置與實際反饋位置比較后得到的差值對伺服進給電機進行控制而實現(xiàn)的。這種控制的核心是保證實現(xiàn)被加工零件的輪廓，即除點位加工外，各個軸的運動時刻都必須保持嚴格的比例關(guān)系；另一種是在數(shù)控機床運行過程中，以CNC系統(tǒng)內(nèi)部和機床上各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號的狀態(tài)為條件，并按照預(yù)先規(guī)定的邏輯順序，對諸如主軸的開停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開。液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)的運行控制。這一類動作的控制主要是進行開關(guān)量信號的順序控制，一般由PLC來完成。

1 PLC程序在數(shù)控機床上的應(yīng)用

　　PLC為可編程控制器．在數(shù)控機床上所使用的PLC也稱作PMC。它有以下優(yōu)點：響應(yīng)快?？刂凭雀?，可靠性好，控制程序可隨應(yīng)用場合的不同而改變，與計算機的接口及維修方便。通常，數(shù)控機床上所使用的PLC程序包括系統(tǒng)程序和用戶程序。其中系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等，由PLC生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM中，用戶不能直接存取，也不需要用戶干預(yù)。麗用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制的需要，用PLC程序語言編制的應(yīng)用程序，用以實現(xiàn)各種控制要求。常用的PLC程序設(shè)計語言主要有梯形囝、語句表、功能塊圖等。

　　由于數(shù)控機床很多執(zhí)行機構(gòu)的動作都是通過PLC的控制指令來實現(xiàn)的，可以利用PLC對數(shù)控機床進行故障的快速檢測和維修，或者是通過修改、編寫PLC程序為數(shù)控機床增添某個可執(zhí)行動作或功能。

2 數(shù)控機床的安全控制設(shè)計

　　在使用數(shù)控機床的過程中作者發(fā)現(xiàn)：有些系統(tǒng)的機床在操作不當(dāng)或因機床本身原因出現(xiàn)故障報警停機之后，需要消除報警并重新返回HOME點才能再次執(zhí)行程序，可是有些系統(tǒng)的機床在消除報警后并不需要返回HOME點就可以直接再次運行程序。后者雖然節(jié)省了一點時間，可是卻存在極大的安全隱患。某企業(yè)有一臺數(shù)控加工中心就出現(xiàn)過這樣的情況：某次執(zhí)行空運行時，產(chǎn)生了機床報警導(dǎo)致停機，操作工消除報警后未回HMOE點就再次運行空運轉(zhuǎn)程序，使主軸與夾具發(fā)生碰撞，造成主軸精度及動平衡超差，無法滿足設(shè)備加工的工藝要求。分析其原因：當(dāng)機床在運行過程中報警停機之后，機床夾具及主軸的位置狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了變化(不再是初始狀態(tài))，若是消除報警之后立即重新開始執(zhí)行后續(xù)程序，就很容易導(dǎo)致機床主軸誤動作造成主軸與夾具或工件發(fā)生碰撞。為了避免因碰撞造成的不必要的工廢．進一步提高設(shè)備本身的防錯能力，作者針對FUNUC系統(tǒng)加工中心設(shè)計了一個數(shù)控機床動作的安全控制程序，該程序的作用主要是保證在執(zhí)行加工程序或者空運行程序過程中發(fā)生了機床停機報警，在操作人員消除報警后，必須執(zhí)行回參考點的程序，如果不執(zhí)行回參考點程序使程序、設(shè)備的夾具、主軸、刀具等恢復(fù)到初始位置，機床將無法執(zhí)行加工程序或空運轉(zhuǎn)程序，這樣就有效避免了設(shè)備碰撞的可能性。

　　2.1 設(shè)計思路

　　為機床增加防錯功能以實現(xiàn)機床動作的安全控制是通過修改數(shù)控機床的PMC程序及機床自動運行的條件，增加機床啟動條件的限制，并在操作面板上增加循環(huán)啟動準備好指示燈(STEN—L)、返修指示燈(RECUTL)及返修鍵按鈕。具體方案是：

　　(1)設(shè)置的機床啟動條件：①x，y、z軸必須回到第二參考點，且A軸在90。狀態(tài)(STA—ENI)；②主軸上的刀具為初始刀具(T6)或者為空刀(T14)(STA—EN2)；③A軸處于夾緊狀態(tài)(STA—EN3)；④夾具處于松開狀態(tài)(STA—EN4)。機床必須同時滿足這4個條件才能夠執(zhí)行加工程序進行自動加工(STA—EN)。設(shè)計此限制條件的目的是使機床在發(fā)生報警后，必須先運行RETURN程序，待機床恢復(fù)至可以正常運行的狀態(tài)后，才在AUTO或者MEM模式下運行機床，防止程序從中間狀態(tài)啟動，引起機床碰撞。

　　(2)如果未滿足啟動條件，循環(huán)啟動準備好指示燈不亮?xí)r，按下[CYCLE START]按鍵，機床則產(chǎn)生“61．0 CYCLE START NOT REDAY，PLEASERETURN!”報警，提醒操作人員機床被禁止自動加工的原因及應(yīng)該采取的措施。

　　(3)當(dāng)有工件需要返修時，可能只需要執(zhí)行某個特定的程序段，此時可以接下返修鍵，返修指示燈亮后，即可進行返修工件的加工。在返修加工或單段加工模式下，設(shè)備不受“循環(huán)啟動準備好”條件的限制，可以循環(huán)啟動。

　　2.2 梯形圖設(shè)計

　　按照前面的設(shè)計思路，在數(shù)控機床PMC程序中增加P110子程序，生成R2.7(STS-A)；其中循環(huán)啟動準備好指示燈信號輸出點為Y5.1，返修鍵信號輸入點為X4.6，返修指示燈信號輸出點為Y4.6。相應(yīng)的梯形圖如圖1示。

圖1安全控制功能梯形圖

3 結(jié)束語

　　數(shù)控機床是集計算機技術(shù)、PLC技術(shù)、自動化技術(shù)等于一身的機、電一體化產(chǎn)物，作為數(shù)控機床核心的控制系統(tǒng)直接關(guān)系到設(shè)備的正常運行，利用數(shù)控機床PLC的強大功能，可以充分發(fā)揮數(shù)控機床控制系統(tǒng)的作用，還可以為數(shù)控機床故障診斷及維修帶來極大的方便。作者為加工中心設(shè)計的防止機床發(fā)生碰撞的安全控制功能，有效消除了因操作人員的失誤導(dǎo)致機床主軸與夾具、工件發(fā)生碰撞的隱患，確保了生產(chǎn)的安全性，有良好的經(jīng)濟效益。