孫 旸 魏 巍 王偉平 徐兆成
(沈陽機床(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110142)
在2011年中國國際機床展覽會(CIMT2011)上,沈陽機床展出了一臺型號為SH20D-7的縱切數(shù)控機床。該機床主要用于加工各種軸類零件,可以車削各種螺紋、圓弧、圓錐及回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外曲面,能夠滿足黑色金屬及有色金屬高速切削的速度需求,適用于航空、航天、汽車、摩托車、氣動、液壓、軸承、電子、儀器儀表、通信、醫(yī)療器械及電機等領(lǐng)域,對轉(zhuǎn)體類零件進(jìn)行高效、大批量、高精度的加工,加工精度可達(dá)到IT6級。
該機床應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)是FANUC 0i-TD,由于其擁有主主軸、副主軸的機械機構(gòu),配備了棒料機且程序需要對棒料的自動上下料進(jìn)行控制,故在調(diào)試過程中應(yīng)用了不少FANUC系統(tǒng)中的特色功能。本文將針對這些所應(yīng)用到的FANUC系統(tǒng)特色功能加以講解和說明。
如圖1所示,因為縱切機擁有雙主軸的機械結(jié)構(gòu),故需通過數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)多主軸控制功能。
在參數(shù)方面,令No.8133#3=1,設(shè)置多主軸控制功能有效;No.8131#5=0,設(shè)置主軸串行輸出有效;No.3701#4=1,No.3701#1=0,設(shè)置路徑內(nèi)控制主軸數(shù)為2。除了對第1主軸的控制外,可以通過CNC發(fā)出的S指令來控制第2主軸。令No.3703#3=1,設(shè)置基于地址P的主軸選擇。主軸的選擇通過P指令進(jìn)行,P代碼和所選的主軸的關(guān)系,在參數(shù)No.3781中進(jìn)行設(shè)定。本次調(diào)試中,將主主軸、副主軸的No.3781數(shù)據(jù)分別設(shè)為 P1和 P2,即 No.3781(SP1)=1,No.3781(SP2)=2。用 M3、M4、M5分別表示主主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止,用M23、M24、M25分別表示副主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止,故主主軸正轉(zhuǎn)100 r/min時,指令為M3S100P1,副主軸反轉(zhuǎn)100 r/min時,指令為M24S100P2。
根據(jù)加工過程的要求,需要在加工完一段棒料后進(jìn)行棒料的切斷,而切斷棒料時需要主主軸、副主軸在同速旋轉(zhuǎn)的條件下進(jìn)行,故需要用到雙主軸同步功能。
在參數(shù)方面,令No.8133#4=1,設(shè)置主軸同步功能生效;No.4032=50,設(shè)置主軸同步控制加速度;No.4033=10,設(shè)置主軸同步達(dá)到檢測值;No.4831=0,設(shè)置主軸同步控制中各從控主軸的主控主軸。
如圖2所示,在PMC程序中,要對主軸同步控制信號G38.2進(jìn)行控制。用M26激活主主軸與副主軸同步正轉(zhuǎn)功能,用M27激活主主軸與副主軸同步反轉(zhuǎn)功能,用M28取消主主軸與副主軸同步功能。
對于任意軸,從CNC的管理下分離出來,以PMC信號直接進(jìn)行控制,可不使用NC程序僅利用信號來控制軸。譬如,可以從PMC側(cè)賦予移動量、進(jìn)給速度等的指令,使得與CNC管理下運動中的其他軸獨立地進(jìn)行移動。由于本縱切車床中動力頭只實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)打孔功能,故動力頭是作為PMC軸的控制方式進(jìn)行控制的。
使用PMC軸功能時,需將作為PMC軸控制的軸參數(shù)No.8010設(shè)置為1。在PMC程序中,需對以下信號進(jìn)行賦值:執(zhí)行基于PMC軸控制信號G136.4,軸控制指令信號G143.4,軸指令讀取信號G142.7,PMC軸復(fù)位信號G142.6,PMC軸速度給定信號G144。
由于在縱切車床中有2個不同變速比的動力頭,動力頭1為1∶2,動力頭2為2∶3。故在對不同的動力頭發(fā)出轉(zhuǎn)速指令時,應(yīng)該對軸速度給定信號G144接口進(jìn)行不同的處理。在處理這個問題時,應(yīng)用了M33,M34,M35分別作為動力頭正、反轉(zhuǎn)以及停止的指令,M61、M62兩種M代碼對不同的動力頭進(jìn)行速度切換,R310存儲的是指令給定的速度值,對應(yīng)的程序如圖3和圖4所示。
為滿足加工需要,主軸應(yīng)能作為CS輪廓軸使用,需修改如下參數(shù):令No.8133#2=1,設(shè)置CS輪廓功能生效;No.8130=6,設(shè)置路徑控制軸數(shù)為6;No.1006#0=1,設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸功能生效;No.1008#0=1,設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)循環(huán)功能生效。
在PMC程序中,控制2個信號:CS輪廓控制切換信號G27.7,CS輪廓控制切換完成信號F44.1。程序中用M50切換成CS軸狀態(tài),用M51切換回主軸狀態(tài),如圖5所示。
由于工藝要求,本縱切機床需用到剛性攻絲功能。在參數(shù)方面,令No.5280=3000,設(shè)置攻絲時的主軸位置環(huán)增益;No.4065=3000,No.4066=3000,No.4067=3000,No.4068=3000,設(shè)置攻絲時主軸環(huán)路增益;No.5261=1000,設(shè)置剛性攻絲時加減速時間;No.5204#0=1,設(shè)置攻絲同步誤差顯示在DGN453;No.5300=20,設(shè)置攻絲時攻絲軸到位寬度;No.5301=20,設(shè)置攻絲時主軸到位寬度。
在PMC程序中,需處理剛性攻絲信號G61.0和剛性攻絲處理中信號F76.3。用M29來激活剛性攻絲功能,對應(yīng)程序如圖6所示。
目前,F(xiàn)ANUC系統(tǒng)作為一款比較高檔的數(shù)控系統(tǒng)在機床行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,除了一些平時常用的基本功能外,F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)提供的一些特色選項功能也正扮演著越來越重要的作用。由于目前機床行業(yè)競爭激烈,如何在保證功能設(shè)計要求的前提下,更有效、更經(jīng)濟地實現(xiàn)客戶提出的要求已成為企業(yè)控制成本、做大做強的客觀需要。作為一個技術(shù)人員,不但要力求做到滿足客戶基本要求,而且還要為客戶考慮得更加周全,不論是安全性方面,還是功能拓展性方面,筆者提及的方面只是冰山一角。我們有理由相信,隨著對平時所應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)了解和認(rèn)知的更加深刻,運用其隱含的特色選項功能越來越自如,以及不斷掌握其所開發(fā)出的最新技術(shù),定會使得設(shè)計人員業(yè)務(wù)能力越來越強,引領(lǐng)機床行業(yè)越走越好。