王寶平 王鴻博

(①北京發(fā)那科數(shù)控工程有限公司，北京100102;②順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 順德528300)

陜西航天某研究所，一臺韓國產(chǎn)配置FANUC 21T系統(tǒng)的車削復(fù)合中心，連續(xù)使用了近20 年系統(tǒng)嚴(yán)重老化，最后系統(tǒng)損壞嚴(yán)重，參數(shù)等數(shù)據(jù)丟失，由于之前系統(tǒng)沒有做好數(shù)據(jù)備份工作，書面資料缺失嚴(yán)重，所以要恢復(fù)的可能性不大，考慮到系統(tǒng)等電氣元件嚴(yán)重老化，為此該公司委托我公司進行電氣系統(tǒng)改造，解決目前機床存在的問題。

1 系統(tǒng)改造方案

數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC 0iTD 系統(tǒng)代替21T 系統(tǒng)。

該機床的X 軸、Z 軸、B 軸現(xiàn)均采用日本FANUC公司生產(chǎn)的αif 系列交流伺服電動機。B 軸(系統(tǒng)第3軸)控制刀塔的旋轉(zhuǎn)、動力刀的旋轉(zhuǎn)或則作為CNC 軸用于剛性攻絲時的絲錐旋轉(zhuǎn)(B 軸伺服電動機動力傳給刀庫旋轉(zhuǎn)找刀及當(dāng)前動力刀的旋轉(zhuǎn)都有相應(yīng)的機械切換裝置);主軸控制部分采用αii 系列主軸電動機，可以通過手動或自動方式實現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)功能;主軸的位置反饋采用主軸上安裝的BZi SENSOR 反饋元件，因此主軸還可以根據(jù)需要切換成CS 軸，編程時使用C(或H 軸)。

車削復(fù)合中心的轉(zhuǎn)塔刀架上，除了裝有車削刀具外，還能裝上銑刀、鉆頭和絲錐等旋轉(zhuǎn)的動力刀具，機床主軸具有的數(shù)控精確分度的C 軸功能，具備了C 與Z 軸或和C 與X 軸聯(lián)動的功能。這樣一臺車削中心不僅可以像普通數(shù)控車床那樣能對回轉(zhuǎn)體件的內(nèi)外表面(含圓柱面、錐面、曲面等)、端面進行車削加工，還可以利用C -Z 軸聯(lián)動功能車螺紋，利用C 軸分度功能和刀架的X 或Z 軸控制以及其上的動力旋轉(zhuǎn)刀具進行偏離回轉(zhuǎn)體件軸心線的銑削、鉆孔和動力刀的剛性攻絲，從而大大地擴展了數(shù)控車床復(fù)合加工的能力。

2 動力刀剛性攻絲動作原理分析

相比較主軸的剛性攻絲，本車削復(fù)合中心動力刀的剛性攻絲的特點如下，車削復(fù)合中心的主軸具備CS功能，利用C 軸的分度功能，使工件根據(jù)需要進行360°范圍的定位，在工件的不同位置根據(jù)需要進行Z軸方向的動力刀剛性攻絲(端面剛性攻絲);進行X 軸方向的動力刀剛性攻絲(側(cè)面剛性攻絲)。機床動力刀見圖1 所示。

分析剛性攻絲動作，要求動力刀主軸每轉(zhuǎn)一圈，鉆孔軸進給一個螺距，一直到底后反向回退。由此可知剛性攻絲動作可以轉(zhuǎn)化為兩伺服軸插補實現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)軸與直線軸比例關(guān)系為:旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動360°，直線軸進給一個螺距，直至攻絲到底。反向動作類似。

3 動力刀剛性攻絲動作及程序

配置FANUC 0iTD 系統(tǒng)后，車削復(fù)合中心配有了兩種動力刀剛性攻絲功能:一是Z 軸方向的端面剛性攻絲使用代碼G84(調(diào)用O9010 號宏程序)，端面剛性攻絲選用的是平行于Z 軸的動力刀，編程進給方向為Z 軸方向;二是X 軸方向的側(cè)面剛性攻絲使用代碼G88(調(diào)用O9011 號宏程序)，側(cè)面剛性攻絲選用的是平行于X 軸的動力刀，編程進給方向為X 方向(X 為直徑編程)。G84 或G88 前加程序段M29 S__ 代碼，則調(diào)用O9020 號宏程序來指定剛性攻絲主軸轉(zhuǎn)速。

下面以端面剛性攻絲為例來說明剛性攻絲動作圖(見圖2)、編程格式以及所調(diào)用的宏程序。側(cè)面剛性攻絲在參照端面剛性攻絲的基礎(chǔ)上做相應(yīng)修改即可，這里就不做詳細介紹了。

3.1 端面剛性攻絲動作圖及編程格式

3.1.1 端面剛性攻絲動作圖(見圖2)

圖2 中的主軸指動力刀主軸(B 軸)，動作1 前動力刀主軸停止旋轉(zhuǎn)，機床主軸啟動CS 軸功能;動作1為動力刀快速定位到攻絲起始點;起始點的M 代碼為C 軸機械夾緊的輔助動作(使工件在整個攻絲過程中保持穩(wěn)定);動作2 為定位到G84 中的R 值;動作3 為動力刀主軸(B 軸)和Z 軸的聯(lián)動插補，B 軸正轉(zhuǎn)一圈Z 軸負(fù)向進給一個螺距;動作4 為攻絲到底部后暫停Q 秒后進行反向回退;動作5 為B 軸反轉(zhuǎn)一圈Z 軸正向回退一個螺距(反向回退);回退到R 點以后的M 代碼為C 軸機械松開和機床主軸CS 軸功能取消的輔助動作。

3.1.2 端面剛性攻絲編程格式

3.2 端面剛性攻絲程序中G84 調(diào)用的O9010 號宏程序

3.3 M29 調(diào)用的O9020 號宏程序

M29 S 代碼 中的M29 調(diào)用的O9020 號宏程序作用:指定剛性攻絲主軸轉(zhuǎn)速。

4 動力刀需要設(shè)定的參數(shù)

FANUC 0iTD 系統(tǒng)第3 軸控制動力刀時需要設(shè)定的參數(shù)見表1。

表1 動力刀需要設(shè)定的參數(shù)

5 結(jié)語

改造后的機床經(jīng)過連續(xù)1 年的使用，電氣系統(tǒng)運行穩(wěn)定，動力刀剛性攻絲功能安全可靠。經(jīng)動力刀剛性攻絲過的工件的粗糙度比以前顯著改善。一次性檢驗，完全符合工藝要求，達到了預(yù)期的效果。

［1］北京發(fā)那科機電限公司.FANUC Series 0i-MODEL D/FANUC Series 0i Mate-MODEL D 連接說明書(功能篇)B-64303CM［S］.