西门子6ES7511-1AK02-0AB0技术参数

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方案的制定和实施

　　综合上述的分析，CNC系统选用PUTNC-H4C-3就完全可以实现淬火机床的控制要求。以下将针对齿轮淬火的主要工艺要求对方案可行性逐一进行分析。

4.1伺服位置控制和变频器速度控制的实现

　　PUTNC-H4C-3具有3个独立的伺服轴通道，可以实现X/Y/Z，3轴伺服联动，亦可任意两轴伺服插补运动。伺服轴的进给速度可以通过G01直线插补的F值设定。解析度可设定至 7 位数，全闭环控制架构完全可以保证足够的精度，不会产生累计误差。

　　PUTNC-H4C-3系统还可以提供两路D/A模拟量输出接口，输出0~10V的模拟量电压。其中一路D/A输出通过LCD画面规划，直接修改系统变量参数数值来设定系统特殊寄存器R143的大小，用于淬火温度的控制。一路D/A输出通过设定系统特殊寄存器R238=5，指定该通道为主轴转速机能，可以在NC程序中直接通过S代码设定变频马达的转速，用于光轴类零件的淬火加工。

　　通过PLC编辑，Y轴的伺服马达的使能信号O004和变频器运转信号O000电气互锁，确保机械安全。CNC控制架构如图3所示。

4.2 系统的I/O规划，以及自定义M代码功能的实现。

　　机床制造商通过专用的PLC编辑软体可以对PUTNC-H4通用系统的内置PLC进行编辑，可以实现PLC I/O规划、电气安全互锁和用户自定义M代码功能。CNC淬火机床I/O规划如表1所示。

　　表1 CNC淬火机床I/O规划

　　CNC淬火机床自定义M代码如表2所示。

　　表2 淬火机床自定义M代码

　　自定义M代码PLC规划范例如图4所示。

4.3系统的操作功能的实现

　　PUTNC-H4系列通用数控系统是具有标准CNC的功能，可以轻松实现伺服运动控制。通过数控面板的操作可以实现模式切换、基本G代码编程、MPG手轮功能、任意暂停、单节测试等操作功能。

　　机床制造商只需根据产业机械终用户的操作习惯和工艺要求，对按键和LCD画面做的规划，使其能更直观的反映加工信息即可。和工控机、HMI人机+PLC的控制方案相比，无论在运动控制方面，还是系统操作易用性和稳定性上都有着的优势。

4.4加工程序G代码数据的生成和处理

　　淬火机床是热处理加工环节的一种专用设备，操作者往往具备本的理论基础，而对CNC基本不具备编程能力。如何能够结合产业机械的自身的工艺特点，完美的生成和处理加工程序数据，是把通用CNC打造成产业机械专用系统的关键一步。淬火机床在程序编辑上主要以下提出三点要求：

（1）加工光轴类零件时，可以通过标准的G代码实现零件程序设计。
（2）在加工标准的直齿和斜齿齿轮时，控制系统可以根据齿轮工艺参数自动生成加工程式。
（3）在程序编辑模式下还可以对淬火的辅助工艺参数进行设定，如感应器加热延时时间、喷液延时时间、齿轮加工空行程时的速度以及淬火加工时的速度设定。
中达电通PUTNC-H4系列数控系统不仅支持标准G代码编程外，还提供变量表格编程和教导程序输入，更支持MACRO宏指令等多种NC编程功能，完全可以满足机床程序编辑要求，以下对上述三点要求实现展开详细说明。

5 加工和辅助工艺参数设计

5.1 光轴类零件的加工和辅助工艺参数的处理

（1）光轴类零件的加工工艺过程比较简单，终用户稍加NC编程基础的培训，便可以通过人工G代码编程、示教模式，并配合自定义M代码来完成编程。
以下零件为例，淬火区域为红色部分，G代码设计如下，其中X，Z轴的数据(如下例中的Z1、X1等)终用户可以通过图纸计算得出，也可以通过CNC的示教功能采集得出。

（2）淬火辅助工艺参数的处理。在淬火零件加工过程中，都会涉及到一些淬火机床加工辅助工艺参数，如淬火进给速度F，延时时间X等，这些参数即可以通过LCD规划的变量表格输入，也可以通过具体数值直接给定，如上例说明描述。工艺参数界面规划如下：

5.2　齿轮类零件加工

　　齿轮零件一般主要分为直齿类零件和斜齿类零件两大类，人字型齿轮和阶梯类齿轮也是这两大类零件的延伸。以下就直齿轮零件的加工过程为例进行说明，CNC是如何结合工艺要求给操作者提供便利的编程方式。将直齿类零件圆周，展开如图5所示。

G04 X#124 延时变量#124秒
M26 主喷液延时断
G01 X#240 F#213 X轴退回，进给F值 #213
G01 Z#210 F#212 Z轴下降到进给起点位置，进给F值 #212
N100 G01 Y#13125 F#168 Y轴分度，进给F值 #168
N20M99

　　以上的举例，只是齿轮类零件的一个齿加工周期的工艺过程，对于多齿零件编程如果依靠操作者人工G代码编程和示教方式生成数据并不合适。需要更为便利的编辑功能来实现G代码的自动生成和处理。

6 编程方式讨论

6.1 增量编程配合宏指令编程方式
宏指令编程就是利用CNC系统自身MACRO宏指令功能，进行数学、逻辑运算来实现加工程式自动循环。例如：
G65 L01 P#1 A0 齿数加工计数#1清零
N01 G01 Z#210 F#212 Z轴提升到进给起点位置（直齿轮）
-------------------
-------------------- 直齿齿轮一个加工周期的G代码
- --------------------
G01 Z#210 F#212 Z轴下降到进给起点位置，进给F值 #212
N100 G01 V#999 F#168 Y轴增量分度齿距#999，进给F值 #168
G65 L01 P#2 A#1 当前齿数#1送入#2
G65 L02 P#1 A#2 B1 #2+1=#1加工计数#1加一
G65 L81 P02 A#1 B#3 判断，如果#1=#3，GOTO N02 #3为设定齿数
G65 L84 P01 A#1 B#3 判断，如果#1