王德林 郭渝萍 蔡丹

【摘要】本文介紹了利用FANUC 0iTD 系統(tǒng)對(duì)CK3263B數(shù)控車(chē)床進(jìn)行改造的過(guò)程，重點(diǎn)分析了FANUC 0iTD系統(tǒng)的特點(diǎn)、各模塊的連接和PMC程序的結(jié)構(gòu)，并對(duì)機(jī)床數(shù)據(jù)的配置及調(diào)整做了闡述。

【關(guān)鍵詞】FANUC 0iTD;數(shù)控機(jī)床;機(jī)床改造

我公司CK3263B臥式數(shù)控車(chē)床是沈陽(yáng)機(jī)床廠(chǎng)80年代生產(chǎn)的，主要用于軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)零件的加工。原車(chē)床使用FANUC 6系統(tǒng)，機(jī)床主要配置如下：FANUC交流主軸，兩個(gè)直流伺服軸，8工位轉(zhuǎn)塔換刀，主軸4換擋位。但是由于使用年限較長(zhǎng)，數(shù)控系統(tǒng)及電氣元件老化嚴(yán)重，系統(tǒng)存儲(chǔ)程序容量小，故障率高，備件購(gòu)買(mǎi)困難，造成維修困難及停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，影響工廠(chǎng)生產(chǎn)，決定對(duì)其進(jìn)行電氣化改造。

1.改造方案

該機(jī)床機(jī)械、液壓部分性能良好，部件磨損較少，能滿(mǎn)足日后加工精度需要，因此只對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動(dòng)、電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，原交流主軸驅(qū)動(dòng)及電機(jī)保持較好，決定保留繼續(xù)使用，原機(jī)床加工使用要求：X、Z軸能插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)，轉(zhuǎn)塔自動(dòng)換刀，系統(tǒng)最小精度單位0.001㎜，重復(fù)定位精度達(dá)到0.007㎜，PMC具有50個(gè)輸入點(diǎn)，32個(gè)輸出點(diǎn)，主軸能夠4檔換速。為了保留原機(jī)床的延續(xù)性，決定采用FANUC 0iTD系統(tǒng)、SVM數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)結(jié)合交流模擬主軸，PMC編程控制機(jī)床外圍動(dòng)作。

2.FANUC 0iD系統(tǒng)性能

（1）FANUC 0iD系統(tǒng)是日本發(fā)那科公司在2008年9月新推出的高性?xún)r(jià)比數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)字伺服采用HRV3及HRV4，系統(tǒng)新增納米插補(bǔ)等功能，同時(shí)具有AICC（高精度輪廓控制），特別適用于高速、高精度、小程序段加工，標(biāo)準(zhǔn)配置以太網(wǎng)卡，8.4in彩色液晶顯示器。

（2）改造所用基本配置：

①CNC硬件：FANUC 0iTD系統(tǒng)，型號(hào)A02B-0319-H101，8.4寸液晶顯示器。

②伺服驅(qū)動(dòng)單元（SVM）：AISV 160/160 HRV2/3LEVEL-UP，雙軸驅(qū)動(dòng)。

③I/O單元：型號(hào)A02B-0309-C001，可接96個(gè)輸入點(diǎn)，64個(gè)輸出點(diǎn)。

④數(shù)字伺服交流電機(jī)：X軸：AiF40/3000直軸AⅡ1000型（6KW）;

Z軸：AiF40/3000直軸帶抱閘AⅡ1000型（6KW）。

⑤驅(qū)動(dòng)電源（PSM）：Aips 11 Level-up，型號(hào)A06B-6140-H011。

3.硬件連接

此臺(tái)數(shù)控車(chē)床共有一個(gè)交流主軸，兩個(gè)伺服軸，一個(gè)I/O模塊，CNC系統(tǒng)集成在顯示器后面，系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電源、伺服模塊、電機(jī)連接如圖1所示。CNC與I/O模塊由外部24V電源單元供電，I/O模塊與CNC用I/O LINK總線(xiàn)連接，SVM與CNC通過(guò)FSSB光纜連接，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，PSM外接三相動(dòng)力電源，通過(guò)直流母線(xiàn)給伺服驅(qū)動(dòng)（SVM）供電。系統(tǒng)的控制電路與機(jī)床的急停電路重新設(shè)計(jì)，更加注重穩(wěn)定性與安全性。

圖1 系統(tǒng)連接圖

PMC控制器的程序存儲(chǔ)在CNC中，輸入信號(hào)來(lái)自操作面板、轉(zhuǎn)塔、伺服驅(qū)動(dòng)、手輪、熱保護(hù)開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、故障報(bào)警信號(hào)等，輸出信號(hào)控制電磁閥、繼電器、面板的指示燈、伺服系統(tǒng)的使能等。PMC的I/O點(diǎn)分配如表1。

表1 PMC地址分配表

輸入地址 輸入信號(hào) 輸出地址 輸出信號(hào)

X0.0—X1.7 外圍信號(hào) Y0.0—Y1.7 電磁閥及主軸檔位

X2.0—X2.7 超程信號(hào) Y2.0—Y3.7 機(jī)床準(zhǔn)備信號(hào)

X3.0—X3.7 轉(zhuǎn)塔位置信號(hào) Y24.0—Y31.7 面板燈輸出

X21.0—X22.7 手輪信號(hào)

X24.0—X31.7 面板輸入信號(hào)

4.PMC程序設(shè)計(jì)和機(jī)床參數(shù)設(shè)定

（1）PMC程序設(shè)計(jì)

為了原機(jī)床使用的延續(xù)性，改造時(shí)保留了原機(jī)床的PMC程序設(shè)計(jì)思想，不改變?cè)瓘S(chǎng)家的控制邏輯，機(jī)床功能有：2個(gè)伺服軸聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)冷卻，主軸轉(zhuǎn)速模擬控制，主軸換擋控制，轉(zhuǎn)塔換刀，報(bào)警信息等。

PMC主程序分level1和level2兩級(jí)，level1為高速掃描區(qū)，主要編寫(xiě)回零和超程信號(hào)，level2編寫(xiě)其它PMC模塊，就是上面提到的機(jī)床各個(gè)功能，可以在編程中分塊編寫(xiě)，整個(gè)PMC程序是利用FANUC LADDER編程軟件完成，用網(wǎng)線(xiàn)傳入系統(tǒng)中并調(diào)試。

（2）FANUC 0iD系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定和調(diào)整

FANUC系統(tǒng)是功能性很強(qiáng)的系統(tǒng)，參數(shù)很多，系統(tǒng)第一次通電時(shí)，先做一下參數(shù)全清，然后再設(shè)置機(jī)床運(yùn)行所需的基本參數(shù)，共有如下幾項(xiàng)：

①基本軸設(shè)定參數(shù)

1001#0直線(xiàn)軸最小移動(dòng)單位：0公制

1002#1 無(wú)擋塊參考點(diǎn)設(shè)定：0無(wú)效

1004#1最小移動(dòng)單位：0 IS-B

1006#0 設(shè)定直線(xiàn)軸還是旋轉(zhuǎn)軸：0直線(xiàn)軸

1010 CNC最大控制數(shù)2

1020 各軸的編程名稱(chēng) ?X Z

1027 ?各軸伺服軸號(hào)

1815#1 分離型位置編碼器：0無(wú)光柵尺

1410 空運(yùn)行速度

1424 手動(dòng)快移速度

②主軸參數(shù)設(shè)定

3701#1 屏蔽串行主軸 ：1

3701#4 不使用第二串行主軸：0

3741/2/3/4 主軸各檔最高轉(zhuǎn)速

③其他參數(shù)

包括軟限位，運(yùn)行速度，到位寬度，加減速時(shí)間常數(shù)，運(yùn)行/停止時(shí)位置誤差，顯示相關(guān)參數(shù)，這些需要查參數(shù)手冊(cè)填入就可以了。

以上是FANUC 0iD系統(tǒng)眾多參數(shù)的最基本配置，這些參數(shù)配置完成后，機(jī)床就可以運(yùn)行了，但是要達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，還要利用FANUC軟件，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，完后需要根據(jù)機(jī)床實(shí)際工作狀態(tài)并逐漸修改完善。

5.系統(tǒng)調(diào)試

在數(shù)控系統(tǒng)及外圍電氣連接完成后，必須先詳細(xì)檢查才能送電，要按照資料要求的啟動(dòng)順序通電。

首先調(diào)試急停電路，然后輸入基本機(jī)床數(shù)據(jù)，確定各軸軟限位正常，再調(diào)整主軸換檔運(yùn)轉(zhuǎn)正常，轉(zhuǎn)塔自動(dòng)交換正常，手輪及冷卻液、液壓、潤(rùn)滑等外圍控制正常。最后對(duì)各軸絲杠螺距進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償，機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間試運(yùn)行無(wú)報(bào)警，說(shuō)明可以正常使用。

6.結(jié)束語(yǔ)

這臺(tái)機(jī)床改造后，恢復(fù)了機(jī)床原有各項(xiàng)功能，精度得到提升，達(dá)到車(chē)間的使用要求。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的生產(chǎn)使用，機(jī)床運(yùn)行可靠，達(dá)到預(yù)期改造目標(biāo)，為公司節(jié)省了額外購(gòu)買(mǎi)機(jī)床的費(fèi)用，我們也積累了FANUC電氣改造的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]FANUC 0iD規(guī)格說(shuō)明書(shū).FANUC公司，2012.

[2]FANUC 0iD連接說(shuō)明書(shū)（硬件）.FANUC公司，2012.

[3]FANUC 0iD PMC編程說(shuō)明書(shū).FANUC公司，2012.

作者簡(jiǎn)介：王德林，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）公司，從事數(shù)控設(shè)備的維修改造工作。