FANUC0iMateTD系統(tǒng)在數(shù)控車床改造中的應(yīng)用

1、廠mimuv/ ul ividld i lj 示勿lit 妙丁h 干丿個(gè)十口屮業(yè) e尹昭輝1，宋指宏$(1 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇淮安223003 ；2,江蘇清拖農(nóng)業(yè)裝備有限公司江蘇 淮安223003)摘要:介紹了一種經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造設(shè)計(jì)方案重點(diǎn)在數(shù)控系統(tǒng)硬件連接、外圍電氣部分改造、通電調(diào)試等方面做 了介紹改造后機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性、加工效率等方面有明顯提高。尖鍵詞數(shù)控車床；改造連接;電氣調(diào)試中圖分類號(hào):tg519.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼b文章編號(hào)：1672- 545x(2012)07- 0154-03傳統(tǒng)的大型企業(yè)中早期的數(shù)控車床功能少，系 統(tǒng)不穩(wěn)定故障率高影響生產(chǎn)。因此對(duì)其升級(jí)改造， 是綜合經(jīng)濟(jì)性

2、考慮的一個(gè)重要的手段。車間有一臺(tái)ck6140數(shù)控車床2000年購買，配 備某國產(chǎn)基于pc機(jī)開放式數(shù)控系統(tǒng) 主軸采用變頻 調(diào)速 調(diào)速范圍500 r/min 進(jìn)給軸采用混合步進(jìn) 驅(qū)動(dòng)癥位精度0.01mm 四工位電動(dòng)刀架附加裝置 有冷卻系統(tǒng)和手動(dòng)潤滑系統(tǒng)。從企業(yè)處了解，該機(jī)床2006年幵始故障率升 高使用效率不高基本處于半停產(chǎn)狀態(tài)但機(jī)床剛 性及機(jī)械性能良好電氣元件未老化。綜合使用、維 修等各方面考慮決定對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。1改造的思路1.1機(jī)械部分的改造該機(jī)床絲杠、導(dǎo)軌、刀架、主軸等機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件 性能良好，冷卻執(zhí)行機(jī)構(gòu)、潤滑油路、尾架等輔助功 能也正常不需要進(jìn)行改造但要注意除銹和清潔保 養(yǎng)。另外一

3、個(gè)要重點(diǎn)考慮的，就是fanuc標(biāo)配伺服 電機(jī)與絲杠的連接，可以采用聯(lián)軸器或無鍵錐環(huán)同 步帶傳動(dòng)，還有就是數(shù)控系統(tǒng)的安裝控制柜的制作。 1.2數(shù)控系統(tǒng)的改造我們對(duì)該機(jī)床的故障率升高現(xiàn)象進(jìn)行分析后發(fā) 現(xiàn)主要是因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)的不穩(wěn)定性造成的再一個(gè) 就是車間的工作環(huán)境不佳使得pc機(jī)的硬件老化程 度嚴(yán)重扌妾口信號(hào)不穩(wěn)定。那么系統(tǒng)的穩(wěn)定性就成為 改造的首要考慮因素。結(jié)合市場(chǎng)上主流數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn) 定性、控制功能、價(jià)位以及該企業(yè)員工比較熟悉的數(shù) 控系統(tǒng)品牌 我們選擇fanuc oi mate td系統(tǒng) 其屬 于緊湊型cnc在市場(chǎng)上得到了廣泛應(yīng)用。該型號(hào)高 可靠性、高性價(jià)比，適合于簡單的數(shù)控車床，系統(tǒng)各 硬件連接線纜

4、為fanuc公司標(biāo)配用靈活連接、 維修更換簡單。1.3外圍電氣控制部分的改造由于該機(jī)床機(jī)械動(dòng)作功能能夠滿足使用要求 故不增加其他附加機(jī)構(gòu)，唯一的就是把原來的手動(dòng) 潤滑改為自動(dòng)潤滑因此在主軸變頻控制、冷卻控 制、刀架控制等外圍強(qiáng)電部分基本上可以不做大的 改動(dòng)；對(duì)于自動(dòng)潤滑控制則應(yīng)添加液面反饋和潤滑 輸出、執(zhí)行部件但是各個(gè)動(dòng)作的控制信號(hào)部分由 于要和fanuc數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行匹配連接與原來幵放 式系統(tǒng)有區(qū)別此處電氣原理圖需要重新設(shè)計(jì)。1.4整機(jī)通電調(diào)試進(jìn)行完各部件安裝連接之后，要對(duì)機(jī)床進(jìn)行整 機(jī)調(diào)試主要完成pw地址的設(shè)定、參數(shù)的設(shè)定、調(diào) 試試切削等項(xiàng)目最后通過試件的切削情況進(jìn)行綜 合的優(yōu)化最后完成設(shè)備

5、的改造。2改造實(shí)施2.1機(jī)械部分的改造由于原有機(jī)床結(jié)構(gòu)性能良好-不需要做很大的 改動(dòng)主要改造的就是把原有的步進(jìn)電機(jī)改為 fanuc伺服電機(jī)由于結(jié)構(gòu)尺寸不同把原有的聯(lián)軸 器連接改為同步齒形帶傳動(dòng)需要重新制作一個(gè)電 機(jī)支撐座考慮到調(diào)整方便同步齒形帶采用無鍵錐 環(huán)連接。傳動(dòng)鏈為伺服電機(jī)同步齒形帶絲杠。 2.2數(shù)控系統(tǒng)硬件的連接由于fanucoi wte td系統(tǒng)標(biāo)配有主控制器、收稿日期2012- 04-25作者簡介尹昭輝(1979-)-男，河北滄州人，講師，工程師，碩士學(xué)位，研究方向?yàn)閿?shù)控設(shè)備幵發(fā)。處 24v淚交流)v手播嫌沖發(fā)生盞1 jd36a 主紬妹沖編鈣r232用行通訊口i cx19b i c

6、x30 i cz4 i i cz5 iicopiob!f1 1蟲流24v- 三相交流 200vfjdia i z hmt?制器 mulj7a i圖1 系統(tǒng)硬件連接圖伺服驅(qū)動(dòng)器、i/o link、手搖脈沖發(fā)生器以及相尖連 接線纜、接口等部件，我們?cè)趯?shí)施過程中，主要是根 據(jù)硬件連接說明書進(jìn)行。主控制器上的cop10a通 過fssb與驅(qū)動(dòng)器cop10b連接進(jìn)行伺服信號(hào)的發(fā) 送jd1a端口口與i/o link jd1b端口連接 負(fù)責(zé)外 部信號(hào)與內(nèi)部pk/c的輸入輸出控制ja40連接變頻 器，輸出主軸轉(zhuǎn)速指令模擬電壓信號(hào)ja7a 口接主 軸原有的脈沖編碼器負(fù)責(zé)主軸轉(zhuǎn)速的反饋0d36a 口接一rs2s2串

7、口電路負(fù)責(zé)串行通信。伺服驅(qū)動(dòng)器 ±cx19b 口接入24v直流電源cz4 口連接來自伺 服變壓器三相電源cz5 口接伺服電機(jī)cx30 口接急 停信號(hào)jf1 口接伺服電機(jī)位置反饋。手搖脈沖發(fā)生 器接i/o link上ja3 口。如圖1所示。急停信號(hào)傳鬆電機(jī)伺膽電機(jī)反遺2.3外圍電氣系統(tǒng)的改造在保持原有控制功能的基礎(chǔ)上主要考慮機(jī)床 控制信號(hào)和系統(tǒng)的連接問題，外圍輸入輸出信號(hào)主 要是通過fanuc數(shù)控系統(tǒng)配置的iolink進(jìn)行交 換。本次改造中外部輸入輸出信號(hào)主要考慮機(jī)床 操作面板輸入輸出通過50芯扁平線纜連接i/o link的cb105.cb107端口 ；機(jī)床側(cè)輸入輸出主要有 報(bào)警、限位

8、、刀架信號(hào)、三色燈、主軸電機(jī)、刀架電機(jī)、 冷卻、照明等信號(hào)通過繼電器模塊組、分線器模塊 連接i/o link的cb104端口。如圖2所示。圖2 外圍控制信號(hào)連接圖2.4通電調(diào)試2.4.1 pmc地址的設(shè)定考慮到該系統(tǒng)配套的i/o link有4個(gè)連接器分別為cb104.cb105.cb106.cb107，每個(gè)連接器有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)-即總共有96個(gè)輸入點(diǎn) 和64個(gè)輸出點(diǎn)。由于考慮到把cb105和cb107用于 機(jī)床操作面板cb104用于機(jī)床側(cè)輔助信號(hào)使用戈 要考慮到x8.4.x9.1和x9.2這3個(gè)地址nc系統(tǒng)療 部已固定并且工作時(shí)為高電平故pmc地址定義如 表1所列。表1 pmc地址

9、分配及占用端子c8104 館口c8105k 口cb107kq地址號(hào)子號(hào)功能地址號(hào)用子號(hào)功璉地址號(hào)箱子號(hào)功曉x8.0- x8.7a02- b05x11.0- x11.7a02- b05換刀尋x15.0x15.7ad2- b05動(dòng)尋x9.0- x9.7a06- b09面低籌x16.0-x16.7ad6-b09手動(dòng)奪x18.0-x18.7a06- b09進(jìn)給倍xi 0.0- x10.7a10- b13刀架倍 號(hào)等x17.0- x17.7a10- b13跳步寒xi 9.0- x19.7a10- b13主軸正y8.0- y8.7a16- b19各電機(jī) 輸出燈y10.0- y10.7a16- b19xi

10、4.0- x14.7a16- b19換刀燈 等輸出y9.0- y9.7a20- b23控驅(qū)y11.0- y11.7a20-b23冷卻燈x15.0- x15.7a20b23手輪燈 籌輸出“s3根據(jù)設(shè)定的各個(gè)點(diǎn)的地址，下一步就是進(jìn)行編 制該機(jī)床的pmc控制程序主要考慮：(1) 需要快速響應(yīng)、容易造成嚴(yán)重后果的信號(hào)編 入一級(jí)程序，比如急停、各方向超程限位等；(2) 其他功能塊程序編入二級(jí)程序如工作方 式、主軸控制、換刀控制、冷卻、報(bào)警、三色燈等。 2.4.2參數(shù)的設(shè)定數(shù)控系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的重要條件，是必須保 證各種參數(shù)的正確設(shè)定不正確的參數(shù)設(shè)置與更改 都可能造成嚴(yán)重的后果。因此在機(jī)床運(yùn)行前必須對(duì) 相

11、應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)定，具體必須參照參數(shù)說 明書。(1) 進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置畫面。首先設(shè)置基礎(chǔ)性參 數(shù) 包含i/o通道、各軸互鎖、各軸方向互鎖、超程檢 查、串行主軸、手輪有效等。分別找到對(duì)應(yīng)相應(yīng)的參 數(shù)號(hào)，輸入正確的參數(shù)值。(2) 進(jìn)行'伺服參數(shù)'的設(shè)定。進(jìn)行參數(shù)設(shè)定時(shí)， 注意對(duì)于位型和位軸型參數(shù)每個(gè)數(shù)據(jù)由8位組成， 每個(gè)位都有不同的意義，軸型參數(shù)允許對(duì)每個(gè)軸分 別設(shè)定參數(shù)各參數(shù)類型的數(shù)據(jù)范圍為一般有效范 圍，具體參數(shù)范圍根據(jù)實(shí)際情況確定。在伺服設(shè)定的 畫面中需要設(shè)定電機(jī)代碼、amr、指令倍乘比、柔性 齒輪比n、電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，速度反饋脈沖數(shù)、位置反饋 脈沖數(shù)、參考計(jì)數(shù)器容量，通過

12、軸切換分別設(shè)置x軸 和z軸。(3) 進(jìn)行主軸參數(shù)'的設(shè)定。在該參數(shù)設(shè)定畫面 內(nèi)需要設(shè)定電機(jī)代碼、電機(jī)名稱、主軸最高轉(zhuǎn)速、電 機(jī)最高轉(zhuǎn)速、主軸傳感器類別、電機(jī)回轉(zhuǎn)方向、位置© 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 編碼器旋轉(zhuǎn)方向。(4) 進(jìn)行'軸'參數(shù)的設(shè)定。進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定畫面， 需要設(shè)定從1006至1624號(hào)參數(shù)，這些參數(shù)主要控 制各個(gè)軸的名稱、伺服增益、運(yùn)行速度、加減速常數(shù) 等。其中特別注意參考點(diǎn)的設(shè)置由于我們選擇的該 系統(tǒng)配置|38

13、/3000is伺服電機(jī)該電機(jī)內(nèi)置絕對(duì)值編 碼器根據(jù)改造需要我們進(jìn)行無擋塊參考點(diǎn)設(shè)置，步 驟如下：是用手動(dòng)方式，移動(dòng)x軸和z軸到達(dá)所需要 設(shè)定的零點(diǎn)附近位置；二是設(shè)定參數(shù)1815#4和1815#5為0 ；三是系統(tǒng)斷電后重新肓動(dòng)系統(tǒng)；四是不移動(dòng)x軸和z軸的情況下重新設(shè)定 1815#4為1重新肓動(dòng)系統(tǒng)；五是系統(tǒng)報(bào)警要求回原點(diǎn)然后設(shè)置1815#5參數(shù)為1再次斷電肓動(dòng)。在設(shè)定好以上參數(shù)后需要先斷電再上電以使 參數(shù)設(shè)置生效參數(shù)設(shè)置的完整性以畫面有無報(bào)警 為標(biāo)準(zhǔn)。2.4.3調(diào)試試切(1)調(diào)試各種基本操作功能。包括各功能鍵的正 常實(shí)現(xiàn)、手動(dòng)操作方向和速度、手輪操作的實(shí)現(xiàn)、mdi 方式的實(shí)現(xiàn)、主軸操作、刀架操作

14、、自動(dòng)運(yùn)行、其他輔 助動(dòng)作等。(2)試件切削。以該機(jī)床承擔(dān)的加工任務(wù)中的典 型零件作為試切的載體通過對(duì)刀、程序輸入、加工、 檢測(cè)等環(huán)節(jié)対該機(jī)床改造后的加工性能進(jìn)行評(píng)估。3結(jié)束語該機(jī)床經(jīng)過改造后投入生產(chǎn)經(jīng)過一段時(shí)間的 使用后各操作正常運(yùn)行穩(wěn)定沒有發(fā)生實(shí)質(zhì)性故 障，生產(chǎn)效率大大提高。能夠證明本次改造是可行 的、成功的也讓企業(yè)節(jié)省了大量的成本。同時(shí)本次 數(shù)控車床的成功改造-也為該企業(yè)在其它傳統(tǒng)設(shè)備 的數(shù)控化改造方面提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。參考文獻(xiàn)：1 黃敏高萬 勤.西門子840di數(shù)控系統(tǒng)在cw630臥室加工 中心改造中的應(yīng)用j.制造技術(shù)與機(jī)床-2008 <4) :149- 150.2 王印力周

15、新民葉選林.普通車床機(jī)械部分的數(shù)控改造j. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備-2008 -36(11) 56- 57.application of fanuc 0i mate td in refitting of numerical control latheyin zhao-hui1 song zhi-hong2(1. huaian college of information tech no logy, huaia n jian gsu 223003 china ;2. jiangsuqingtuo agricutural equipment co., ltd., huaian jiangsu 2230

16、03 china)abstract: in the large enterprise, the cnc lathe have less function, system is instability,failure rate is higher, this had affect production.so the upgrading comprehensive consideration of the economy is a important method. this paper introduces a kind of economic numerical control lathes

17、refitting scheme, hinge introduction and design the numerical control system hardware link. refitting of electrical parts, electricity debugging. after the refitting,the stability and processing efficie ncy is obviously in crease.key words: numerical control lathe;refitting;link;electrical debugging(上接第149頁)cause analysis to the open gear vibration of a large gantry craneliu bao-jun(shanghai zhenhua heavy industries co., ltd., shanghai 200125, china)abstract: in this pager, a gantry crane outage that was caused by the expo