【正文】 推動(dòng)了數(shù)控設(shè)備更快的更新?lián)Q代和不斷地?cái)U(kuò)展使用范圍，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中被廣泛使用。該機(jī)床已使用二十多年，原數(shù)控 系統(tǒng)和 電氣控制系統(tǒng)元器件已老化不穩(wěn)定， 故障頻繁 無法正常工作 而耽誤生產(chǎn) ，而機(jī)床的機(jī)械性能還基本良好。 其 CNC 系統(tǒng)平臺(tái)及軟件完全由 FANUC 公司開發(fā)，沒有 Windows 界面，整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)由 CNC、伺服及主軸驅(qū)動(dòng)、 內(nèi)置 PMC（ programmable machine tools control） 軟件 及 I/O 電路組成和外圍開關(guān)組成。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝，各個(gè)控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。 主軸 控制 也引入 HRV 技術(shù)，實(shí)現(xiàn) 高響應(yīng)矢量控制，提高主軸速度和位置控制精度。③降低高速時(shí)繞組溫升。系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的基本功能和選項(xiàng)功能。因?yàn)槠渚邆渖?述 優(yōu)點(diǎn)， 所以 在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用 ?；九渲茫猴@示器采用 寸 LCD，配置外掛手搖脈沖發(fā)生器 可實(shí)現(xiàn)快速對(duì)刀 。 ⑸ 更換伺服電機(jī)的動(dòng)力電纜、反饋電纜 ,插頭。 ⑵ 由于 W軸的特殊性 不適宜安裝 光柵尺 ，采用半閉環(huán)控制 。重新制作電機(jī)側(cè)的同步帶輪。 ⑵ 完成 對(duì) 現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床 數(shù)控 電氣 控制系統(tǒng) 的整體安裝連接調(diào)試 。 電氣控制柜在機(jī)床后側(cè) ，柜內(nèi)分別安裝有斷路總開關(guān)、控制變壓器、交流接觸器和控制開關(guān)、主軸及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元等?！?NC 側(cè)”包括 CNC 系統(tǒng)的硬件和軟件，與 CNC 系統(tǒng)連接的外圍設(shè)備如顯示器， MDI 面板等。機(jī)床結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，輔助裝置越多，最終受控對(duì)象也越多。 ② 在套筒鎖定裝置的范圍以外。 用 手搖小手輪轉(zhuǎn)動(dòng)，則 Z軸電機(jī)和大手輪也被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 圖 21 Z 軸傳動(dòng)系統(tǒng)圖 在 主軸套筒 裝夾刀具 時(shí)禁止有 下列情況 出現(xiàn) ： ⑴ 主軸旋轉(zhuǎn) 。 2 主軸變速系統(tǒng) 主軸變速通過變速箱驅(qū)動(dòng)，由裝在三個(gè)軸上的三個(gè)減速齒輪提供主軸所需速度。 如圖 2 所示。 壓力開關(guān) SP6 為空氣壓力檢測(cè)， 系統(tǒng)氣壓 MPa，當(dāng)空氣氣壓下降低于 MPa 時(shí)，壓力開關(guān) SP6 接通 =1,=1 產(chǎn)生報(bào)警 提示 2021 AIR LOW ALARM(氣壓低 報(bào)警 )。 Z 軸套筒靜壓軸承由液壓軸承系統(tǒng)自動(dòng)潤(rùn)滑，壓力開關(guān) SP3 提供潤(rùn)滑壓力低報(bào)警訊號(hào) 并控制主軸旋轉(zhuǎn) 。 ⑵ 通過電磁閥 YA4A、 YA4B 控制主軸齒輪變速箱的滑動(dòng)齒輪軸滑動(dòng)變速。 8 需拆除部分 ⑴ 拆除原主軸 轉(zhuǎn) 速 顯示數(shù)顯表，由于新數(shù)控系統(tǒng)自帶 主軸 速度顯示功能，無需再 用數(shù)顯表。 控制信號(hào)地址種類 PMC 順序程序的地址表明了信號(hào)的位置。地址有以下種類 ,不同類別地址符號(hào)也不相同。 X 信號(hào)的地址由機(jī)床廠的電氣設(shè)計(jì)人員隨意定義，但是 某些外部輸入信號(hào)采用固定地址，如急停信號(hào)（ *ESP ），返回參考點(diǎn)減速信號(hào) (*DEC1 ) 等 ， 這些信號(hào)都是需要 CNC緊急處理并執(zhí)行的事件或動(dòng)作，由于受 PMC掃描時(shí)間的影響處理速度慢，因此由 CNC直接讀取這些信號(hào)而不經(jīng)過PMC處理，稱為高速輸入信號(hào)，這些直接輸入信號(hào)的 X地址 是確定的。 Y 信號(hào)的地址由機(jī)床廠的電氣設(shè)計(jì)人員自由規(guī)定。 PMC 收到這些 F 信號(hào)，視其具體情況，再做適當(dāng)處理。如：急停信號(hào) *ESP（ ）；自動(dòng)加工程序啟動(dòng)信號(hào)ST()； CNC 停止主軸電機(jī)的信號(hào) *SSTP（ ）。預(yù)留區(qū)的信號(hào)， R0～ R999為通用， R9000 以后為系 統(tǒng)保留，不能作為梯形圖的線圈使用。這些地址使用于下列數(shù)據(jù)的管理。這是 表示由該指令所使用的跳躍目的地的地址。不能針對(duì) P 地址在順序程序中進(jìn)行讀寫。使用前需首先設(shè)定地址范圍。系統(tǒng)沒有內(nèi)定任何輸出點(diǎn)的地址，可以隨意分配。安裝在機(jī)床橫梁上的按鈕站以及各種開關(guān)， X地址 X000～ X003， X006～ X009，兩個(gè)模塊名都是 AID32E，各種電磁閥、抱閘、普通電機(jī) 、 繼電接觸器、指示燈 Y 地址 Y000～ Y001,Y002～Y003，兩個(gè)模塊名都是 AOR16G。在編輯梯形圖數(shù)時(shí)，可以在安裝有 PMC 編程軟件 FANUC LADDER Ⅲ的 家用 電腦上編輯 PMC 程序， 如 圖 25所示 。對(duì)于順序程序的互鎖處理是必不可少的 ,然而在機(jī)床電氣柜中的電氣電路終端的互鎖也不能忽略。 主要 參數(shù) 的 計(jì)算和 設(shè)定 各伺服軸齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 31 所示 ，數(shù)據(jù)見表 31， 表 32 。 表 31為 SIP740 伺服電機(jī)數(shù)據(jù) 2 參考計(jì)數(shù)器的設(shè)定 (對(duì)應(yīng)參數(shù) 1821) 設(shè)定參考計(jì)數(shù)器，在進(jìn)行柵格方式參考點(diǎn)返回時(shí) 要根據(jù)該值尋找編碼器的一轉(zhuǎn)信號(hào)以確定 參考點(diǎn)， 該值等于電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的進(jìn)給軸的移動(dòng)脈沖數(shù)。 參數(shù) 2024 (W 軸 ) =12500 ⑵ 全閉環(huán)的情形：為位置脈沖數(shù)設(shè)定一個(gè)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 1 圈時(shí)從分離式檢測(cè)器返回的脈沖數(shù)（位置脈沖數(shù)的計(jì)算，與撓行進(jìn)給齒輪無關(guān)） 。 FG 的分母（≦ 32767） ==電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)１圈 所需的位置脈沖數(shù) /100 萬 的約分?jǐn)?shù) n/m == 電機(jī)一轉(zhuǎn)移動(dòng)量（微米） /1000000 參數(shù) 2084/2085(W 軸 )==n/m ==(32/56)*10000*2/40=1/3500 ⑵ 全閉環(huán)時(shí) 使用分離式位置檢測(cè)器（全閉環(huán)）的設(shè)定 F CMR=指令單位／檢測(cè)單位 ， CMR 為 1/2～ 48 設(shè)定值 =CMR 2 通常，指令單位 =檢測(cè)單位（ CMR=1），因此，將該值設(shè)為 2。 位置偏差量（誤差寄存器內(nèi)累積的脈沖量）和進(jìn)給速度的關(guān)系如下： 位置偏差量 ＝ 進(jìn)給速度 /(環(huán)路增益進(jìn)給速度 60) 單位： 位置偏差量 mm 進(jìn)給速度 mm/min 環(huán)路增益 s? 1 對(duì)于位置環(huán)增益的標(biāo)準(zhǔn)值 FANUC 為 3000，注意：這里指的是實(shí)際位置環(huán)增益，而不是設(shè)定值，因?yàn)榉答佈b置檢測(cè)倍乘比不同，設(shè)定值換算后的實(shí)際值也不同， 18 所以更應(yīng)該關(guān)注實(shí)際值。 FANUC 0i MD 系統(tǒng)硬件 FANUC 0i MD 系統(tǒng)硬件括 CNC 主控制系 統(tǒng)、電源模塊、主軸模塊、伺服放大器模塊 以及 各種 I/O Link 從屬裝置 。 ⑶ 數(shù)字伺服軸控制卡 —— 目前數(shù)控技術(shù)廣泛采用全數(shù)字伺服交流同步電機(jī)控制。 19 2 電源模塊 PSM（電源模塊） 型號(hào) 采用 PSM26i，其 主要功能是將三相交流電轉(zhuǎn)化成直流電，為主軸模塊和伺服模塊提供 逆變 直流電源 ， 3相 AC200V輸入經(jīng) PSM 處理后，向直流母排輸送 DC300 電壓供主軸和伺服放大器用。伺服模塊對(duì)控制單元傳送過來的數(shù)據(jù)作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)精確的工作進(jìn)給和快速移動(dòng)。 4 主軸模塊 和主軸電機(jī) SPM（主軸放大器模塊） 型號(hào)采用 SPM11i，其 用于驅(qū)動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)。該放大器 JY2 和 JY4 接口分別接收主軸速度反饋信號(hào)和主軸位置編碼器信號(hào)。 SIP740 數(shù)控龍門式鏜銑床基本模塊 名 ABU10A， 接口單元 AIF01A， 兩個(gè) 數(shù)字輸入 模塊名 AID32E2，兩個(gè) 數(shù)字輸出模塊 名 AOR16G。電平 5V以下的信號(hào)線必須屏蔽 ,屏蔽線要接地。 輸入各種參數(shù)和梯形圖 1 通電 斷開所有斷路器， 拔掉 CNC 系統(tǒng)和伺服（包括主軸）單元的保險(xiǎn)，給機(jī)床通電。測(cè)量強(qiáng)電各部分的電壓：特別是供 CNC 系統(tǒng)及伺服單元用的電源變壓器的一、二級(jí)電壓是否符合要求。 ⑵ 設(shè)定伺服 參數(shù) 數(shù)控系統(tǒng)和伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的反饋控制全部數(shù)字化，首先應(yīng)設(shè)置伺服基本參數(shù)并進(jìn)行初始化設(shè)定和自動(dòng)優(yōu)化匹配調(diào)整，在伺服參數(shù)設(shè)定畫面 ,初始化位設(shè)為 0,輸入相應(yīng)參數(shù)， 將各進(jìn)給軸 所 使用電機(jī)的控制參數(shù)輸 入 CNC，并根據(jù)絲杠螺距和電機(jī)與絲杠間的變速比配置 CMR 和 DMR。 初始化設(shè)定位置 0。 但該項(xiàng)要求設(shè)其 值的 2倍，所以設(shè)為 2。 設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 以上參數(shù)根據(jù) “ 第三章 主要參數(shù)的計(jì)算和 分析 ” 中 得出 的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入 ，對(duì)各軸進(jìn)行設(shè)定 。參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生 4n7 報(bào)警。 ⑶ 設(shè)定主軸控制的參數(shù) 設(shè)定各換檔檔次的主軸最高轉(zhuǎn)速、換檔方法、主軸定向或定位的參數(shù)等。編梯形圖最重要的注意點(diǎn)是一個(gè)信號(hào)的持續(xù) (有效 )時(shí)間和各信號(hào)的時(shí)序(信號(hào)的互鎖 )。為方便 調(diào) 試 機(jī) 床 和維修 ,CNC 系統(tǒng)中提供了 PMC 信號(hào)的診斷屏幕。梯形圖調(diào)好后應(yīng)寫 入 系統(tǒng)FROM，否則關(guān)閉電源后將會(huì)丟失。 手輪試驗(yàn)： 用手輪移動(dòng)各軸，觀察屏幕上 負(fù)載表的變化 ，試驗(yàn)各個(gè)方向的超程極限開關(guān)是否可靠， 超程后是否報(bào)警， 根 據(jù) 最大行程極限 設(shè)定各軸 的 軟極限。 編輯功能試驗(yàn) ： 置于 編輯位置，編制一段簡(jiǎn)單程序 ，對(duì)機(jī)床坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、定位 ，直線和圓弧插補(bǔ)等， 盡可能多 的 包括各種功能指令和輔助指令 ，移動(dòng)距離以軟極限為限。 機(jī)床調(diào)試 時(shí)出現(xiàn) 的 問題 ⑴ 選擇 Z 軸微量手動(dòng)方式 ，用 手搖 機(jī)械 小手輪轉(zhuǎn)動(dòng) 使 Z軸 下降，感覺搖不動(dòng)，且發(fā)生 Z 伺服報(bào)警 SV0410 停止時(shí)誤差太大，分析后認(rèn)為梯形圖中缺少 Z 軸 伺服關(guān)斷 信號(hào) 所致。 圖 55 增加了 的梯形圖 ⑵ 在整理線路時(shí)， SV0446 X 軸硬斷線報(bào)警，經(jīng)檢查 X 軸 脈沖編碼器 插頭松動(dòng)，因此 硬件檢測(cè)到了內(nèi)置脈沖編碼器斷線 而報(bào)警，緊固插頭后故障排除。 ⑷ 橫梁向上移動(dòng)時(shí)， OT0500 W 軸軟限位超程報(bào)警，察看 參數(shù) 1320，值為500000， W 軸軟極限太小，將 參數(shù) 1320 和 1321 改為 99999999 和 99999999。 ⑵ 通過 CF卡傳送數(shù)據(jù)： 通過系統(tǒng)引導(dǎo)程序備份數(shù)據(jù)到 CF卡中 ， 該方法簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)保留齊全，恢復(fù)簡(jiǎn)便容易。 26 結(jié)束語 選用 FANUC 0i MD 數(shù)控系統(tǒng)和交流進(jìn)給伺服系統(tǒng)完成了該機(jī)床的數(shù)控技術(shù)改造任務(wù)，所選用的交流進(jìn)給伺服系統(tǒng)具有較寬的調(diào)速范圍、優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性和較高的穩(wěn)速精度，恒轉(zhuǎn)矩特性保證電機(jī)在低速定位時(shí)的大扭矩輸出， 經(jīng)過 調(diào)整 參數(shù)和 螺距 誤差補(bǔ)償， 使機(jī)床 達(dá)到較高的定位精度 。對(duì) 主要的參數(shù) 進(jìn) 行了 計(jì)算和分析 ， 通過 機(jī)床 調(diào)試和機(jī)床參數(shù)的選擇，使之與機(jī)床匹配，完成了硬件和軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)整，使該機(jī)床達(dá)到了較高的控制