李勇明 LI Yong-ming；王琖 WANG Zhan

（西安黃河機(jī)電有限公司，西安 710043）

（Xi'an Huanghe Electrical Co.，Ltd.，Xi'an 710043，China）

0 引言

FANUC數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各模塊高度集成，性能穩(wěn)定，具有健全的自檢、監(jiān)控、保護(hù)和報(bào)警便于維修，用戶功能強(qiáng)大操作容易，對(duì)于電壓、溫度等環(huán)境要求不是特別高，適應(yīng)性很強(qiáng)。鑒于這些特點(diǎn)，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)得以大量的使用。FANUC數(shù)控系統(tǒng)各系列總體結(jié)構(gòu)非常相似，具有基本統(tǒng)一的操作界面，本文以XK714數(shù)控銑床為例，就應(yīng)用廣泛的FANUC 0MD控制系統(tǒng)的構(gòu)成、各模塊功能以及接口信號(hào)含義作一介紹。

XK714系列數(shù)控銑床是一種中小規(guī)格，高效通用自動(dòng)化機(jī)床，機(jī)床配備FANUC 0MD數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以控制三個(gè)坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)加工和主軸的旋轉(zhuǎn)、定位。其控制系統(tǒng)主要由控制單元、α系列主軸和進(jìn)給伺服單元以及與之配套的交流主軸伺服電機(jī)和交流伺服進(jìn)給電機(jī)、CRT顯示器、系統(tǒng)操作面板、機(jī)床操作面板、電池、手搖脈沖發(fā)生器等部件組成，控制系統(tǒng)連接框圖如圖1。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1 控制單元

控制單元包括主印刷電路板、AI型CNC電源模塊、軸控制板、I/O C7接口板、存儲(chǔ)器板。

①AI型CNC電源模塊提供 5V，±15V，24V，+24E直流電源，5V，±15V，24V，+24E通過(guò)CP12插座向主印刷板供電，24V直流電通過(guò)CP15端輸出至CRT。當(dāng)機(jī)床上電后，通過(guò)控制變壓器副邊由CP1端輸入交流200V電源，由CP3端口輸入CNC啟動(dòng)、停止信號(hào)，CP2端輸出交流200V控制伺服電源模塊PSM的供電。如圖2，其中K1提供伺服電源模塊PSM的準(zhǔn)備完成信號(hào)，KM1為控制PSM的輸入電源的主接觸器。

②軸控制板提供X、Y、Z軸的進(jìn)給指令，并接收從X、Y、Z軸位置編碼器反饋的位置信號(hào)。插座定義為：

進(jìn)給指令：M184—X軸，M187—Y軸，M194—Z軸。

電機(jī)反饋：M185—X軸，M188—Y軸，M195—Z軸。

③I/O C7接口板為PMC提供輸入輸出信號(hào)?？ㄉ嫌蠱1，M2，M18，M20四個(gè)50芯插座和M19一個(gè)20芯插座。

M18，M20—機(jī)床操作按鈕開關(guān)等的輸入。

M1—回零開關(guān)、急停、潤(rùn)滑液面低、空氣壓力等開關(guān)信號(hào)的輸入。

M19，M20—機(jī)床操作面板指示燈等的輸出。

M2—冷卻泵啟動(dòng)、刀具放松指令的輸出。

圖2 CNC啟動(dòng)電路

④存儲(chǔ)器板。存儲(chǔ)器板上有EPROM 27C10245塊，存放數(shù)控系統(tǒng)程序。RAM TC552574塊，存放零件加工程序、機(jī)床參數(shù)及刀具參數(shù)，另有二個(gè)位置的PMC梯形圖模塊（27C256）。

2 交流伺服系統(tǒng)

該機(jī)床采用的是α系列主軸、進(jìn)給軸伺服系統(tǒng)，配用α系列交流伺服電動(dòng)機(jī)。包括：伺服電源模塊，交流主軸伺服單元，進(jìn)給軸伺服單元。

①主軸伺服單元。CX1A插座為單相交流220V輸入，CX2A、CX2B插座分別為直流24V的輸入輸出，JX1接口接到負(fù)載表，JA7B接口用于接收來(lái)自NC的控制信號(hào)和傳出主軸的狀態(tài)信號(hào)，JY2插座接主軸電動(dòng)機(jī)的編碼器反饋信號(hào)，其中PA、PB、RA和RB用作速度反饋信號(hào)，OH1和OH2為電動(dòng)機(jī)溫度接點(diǎn)，SS為屏蔽線，TB2端口提供主軸電動(dòng)機(jī)控制電源，而主軸風(fēng)扇電源由外部單獨(dú)供給。

②電源模塊：提供主軸伺服單元和進(jìn)給伺服單元的供電，所用插座作用：CX—為使能信號(hào)輸入，由緊?；芈防^電器KA1控制。CX1A—單相交流220V輸入，由伺服變壓器副邊輸入。TB2—從伺服變壓器副邊輸入的三相交流220V電源經(jīng)接觸器KM1常開觸點(diǎn)接入。CX2B—直流24V輸出。CX1B—單相220V輸出。JX1B—與伺服單元的信息傳遞。

③進(jìn)給伺服單元：本機(jī)床采用三軸型進(jìn)給伺服放大器，TB2端口輸出三組動(dòng)力電源分別控制X、Y、Z軸伺服電機(jī)，插座JV1B、JV2B、JV3B分別接收來(lái)自CNC軸控制板上的 M184（X軸），M187（Y軸），M194（Z軸）的指令信號(hào)。

3 機(jī)床的急停及強(qiáng)電復(fù)位

機(jī)床的急?；芈菲鸬奖Ｗo(hù)機(jī)床的作用，是故障多發(fā)的地方，了解其控制原理十分必要。如圖3，SB24為機(jī)床復(fù)位按鈕，當(dāng)機(jī)床某個(gè)方向的限位開關(guān)被觸發(fā)后，可按下該按鈕，手動(dòng)模式下操作機(jī)床向反方向運(yùn)行；SB23為緊停按鈕；SQ2、SQ3、SQ4 分別為機(jī)床X、Y、Z軸的機(jī)械限位；QF4是冷卻泵的空氣開關(guān)；繼電器KA1的常開觸點(diǎn)分別接到PMC的I/O輸入點(diǎn)和PSM的CX4插座上，當(dāng)繼電器KA1失電后，將立即斷開控制伺服電源PSM電源輸入的主接觸器KM1，并在CRT上顯示“準(zhǔn)備不足”報(bào)警。

FANUC 0MD系統(tǒng)目前雖然已逐漸被FANUC 0i系統(tǒng)所替代，但是配有該系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床仍然在大量的使用著，而且這批機(jī)床大多使用年限在5年以上，故障率普遍較高。對(duì)整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成、各模塊功能以及接口的含義有了深入的了解后，在設(shè)備維修中就能做到有的放矢，取得事半功倍的效果。

圖3 機(jī)床緊停及強(qiáng)電復(fù)位電路

[1]李志剛，司慶和，劉倩，步延生，李海瑚，姜淑慧，李丁，孫剛.J1VMC40MA型數(shù)控床身銑床[Z].國(guó)家科技成果.

[2]翁強(qiáng)，周俊國(guó)，李德育，趙文忠，欒勇，佘雷.XKL714數(shù)控銑床[Z].國(guó)家科技成果.

[3]XK715數(shù)控床身銑床[Z].國(guó)家科技成果.