GNC61數(shù)控系統(tǒng)在立式加工中心的應(yīng)用
1機(jī)床設(shè)計(jì)方案1.1機(jī)床情況簡(jiǎn)介該機(jī)床有X、F、Z這3個(gè)進(jìn)給軸，1個(gè)主軸，1個(gè)容 量為12把刀的刀庫(kù)，進(jìn)給軸采用G0NA交流伺服電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)，主軸采用超同步異步伺服電動(dòng)機(jī)，具體設(shè)計(jì)指 標(biāo)見表1。表1 A/F/Z軸行程/mm 510/300/300 主軸鼻端至工作臺(tái)面/mm 175/475 主軸轉(zhuǎn)速/(r/min) 0 ~8 _ 刀庫(kù)儲(chǔ)刀/支 12 可用******刀具直徑/mm 80 ******刀具長(zhǎng)度/mm 200 ******刀具量/kg 3 刀具交換方式 夾臂式 刀具規(guī)格 B130 主軸電動(dòng)機(jī)功率/kW 3.7 X/y/Z軸電動(dòng)機(jī)功率/kW 1.5/1. 5/3. 5 工作臺(tái)面尺寸/mm 600 x 320 工作臺(tái)******荷重/kg 250 X/F/Z軸快移速度/( m/min) 60 1.2精工系統(tǒng)的選擇 GNC61光纖總線開放式高檔精工系統(tǒng)集NC、PLC、HMI、機(jī)床鍵盤、系統(tǒng)鍵盤于一體，系統(tǒng)與伺服之間采用以 光纖為介質(zhì)的GLINK全數(shù)字總線方式進(jìn)行連接,配合模塊化伺服驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了安全、可靠、最少化的布線GNC61光纖總線開放式高檔精工系統(tǒng)的核心部件——精工系統(tǒng)主控單元,它集成了精工系統(tǒng)和PLC的控制，包括相應(yīng)的精工軟件和PLC控制軟件，并帶有手輪及測(cè)最接口、IO擴(kuò)展接口、USB、以太網(wǎng)等設(shè)備總線接口，通過(guò)設(shè)備總線接口可實(shí)現(xiàn)工廠集成控制。1.3 GNC61精工系統(tǒng)的應(yīng)用方案 GNC61精工系統(tǒng)在此機(jī)床的應(yīng)用原理圖如圖1所示。GNC61精工系統(tǒng)具有系統(tǒng)鍵盤、機(jī)床鍵盤和手輪接口，可通過(guò)專用電纜與手輪連接。機(jī)床鍵盤的所有信號(hào)（包括按鍵、主軸倍率、進(jìn)給軸倍率信號(hào)和指示燈信號(hào)）均為數(shù)字量，通過(guò)大連光洋自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GUNK協(xié)議總線與精工系統(tǒng)主控單元連接。整個(gè)機(jī)床的邏輯控制部分是由PLC完成的，PLC程序在GNC61精工系統(tǒng)中循環(huán)執(zhí)行，所有的輸入/輸出fi均 通過(guò)GL1NK協(xié)議傳送。模塊化光纖總線式驅(qū)動(dòng)器是大連光洋科技工程有 限公司推出的新一代交流伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品?？梢詫?shí)現(xiàn)高 精度、高性能的伺服控制功能。它不僅能控制同步伺服 電動(dòng)機(jī)，還能控制三相異步電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)及直線 電動(dòng)機(jī)。采用光纖作為通信介質(zhì)，具有適應(yīng)能力強(qiáng)，不 怕外界強(qiáng)電磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng)的干擾等優(yōu)點(diǎn)。采用共直流母 線技術(shù)，集中供電，電動(dòng)機(jī)軸之間的能量共享、降低用戶 用電成本l集成可編程PIX功能，可用于機(jī)床電氣控制， 代替了外置獨(dú)立的PLC模塊，大大減少了機(jī)床內(nèi)部連線:1.4系統(tǒng)配置清單根據(jù)機(jī)床的設(shè)計(jì)要求,經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算選型，主要 的電氣元件清單如表2所示。 表2 序號(hào) 項(xiàng)目 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 1 精工系統(tǒng) GNC61 1 2 X軸伺服電動(dòng)機(jī) irr6064-6AF7l4XG0 1 3 F軸伺服電動(dòng)機(jī) im〇64-6Ah7MXGO 1 4 Z軸伺服電動(dòng)機(jī) nT6084-8AF714XH0 1 5 S軸主軸電動(dòng)機(jī) CTB43ly7ZGA15-HF5G 1 6 A’軸伺服驅(qū)動(dòng)器 GDU025BMAF 1 7 K軸伺服驅(qū)動(dòng)器 GDU025BMAF 1 8 Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器 GDU050BMAF 1 9 S軸伺服驅(qū)動(dòng)器 GDU050BMAF 1 10 伺服電源模塊 GPS015BP 1 11 濾波器 GDPTO30EC-A 1 12 電抗器 ACK4-15-A 1 2系統(tǒng)調(diào)試機(jī)床裝配完畢后,進(jìn)人到機(jī)床調(diào)試環(huán)節(jié)，主要的調(diào) 試工作分成以下幾部分：2.1系統(tǒng)連接正確的連接是系統(tǒng)調(diào)試順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的 連接包括系統(tǒng)各部件的連接（如個(gè)人計(jì)算機(jī)、牛耳排 線、24 V直流穩(wěn)壓電源、手輪）、光纖總線的連接、驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)和伺服電動(dòng)機(jī)連接等。GNC61是基于GLINK總 線的精工系統(tǒng)。輸人輸出信號(hào)是通過(guò)GUNK傳送的， 位置調(diào)節(jié)（速度給定和位置反饋信號(hào)）也是通過(guò) GL1NK完成的，因而GUNK的正確連接非常重要。2.2系統(tǒng)上電在確定系統(tǒng)的連接和供電部分沒(méi)有錯(cuò)誤后，將三 相交流電接人電源模塊，合上系統(tǒng)的主電源開關(guān)， GNC61精工系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)器均通電。其中，GNC61主 控單元為24 V直流供電，伺服電源模塊為3相380 V 供電。第一次通電后要檢測(cè)GNC61、何服電源及驅(qū)動(dòng) 器狀態(tài)是否正常。若GNC61進(jìn)人系統(tǒng)界面有報(bào)警顯 示，則要根據(jù)報(bào)警信息確定報(bào)警原因后再進(jìn)行系統(tǒng) 調(diào)試。2.3 PLC調(diào)試PLC程序在精工機(jī)床系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用，數(shù) 控機(jī)床正常的運(yùn)轉(zhuǎn)需要PLC程序的參與,PLC通過(guò)伺 服上的I/O 口及系統(tǒng)內(nèi)部的子程序和程序接口向系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行動(dòng)作命令，啟動(dòng)精工機(jī)床。在GNC61系統(tǒng) 中，用戶無(wú)需自我搭建PLC應(yīng)用程序，在調(diào)試精工機(jī) 床之前，PLC程序已編寫完成，根據(jù)機(jī)床運(yùn)行的狀態(tài)不 斷修改PLC程序，完成精工機(jī)床的PLC程序調(diào)試及數(shù) 控機(jī)床的調(diào)試。在精工機(jī)床調(diào)試過(guò)程中，GNC61系統(tǒng)中通過(guò)GPL- CIDE-2軟件來(lái)編寫及修改PLC控制程序。同時(shí)GPL- CIDE-2軟件提供了應(yīng)用于PLC的子程序庫(kù)，可視化界 面編譯等模塊，精工機(jī)床調(diào)試者可根據(jù)自己的需要調(diào) 用模塊中程序，編寫相對(duì)應(yīng)的精工機(jī)床程序。由于 ZK600精工機(jī)床為三軸立式精工機(jī)床，故其PLC程序 相對(duì)不是很復(fù)雜，動(dòng)作執(zhí)行功能塊較少。主要包括急 停功能塊(SyEmergenc)、復(fù)位功能塊（SyReset)、主軸功 能塊（Axis - Rotate)、手輪功能塊（Axis-HandWhl)、機(jī) 床冷卻模塊（Cooling )、機(jī)床潤(rùn)滑模塊（Lubricate )、刀 庫(kù)模塊（TOOL)、MST模塊（MST_C〇〇l)、鍵盤模塊 (Key-Board)和其他模塊（比如機(jī)床限位模塊，機(jī)床照 明及警示燈模塊）等模塊。針對(duì)精工系統(tǒng)上各按鍵的 功能實(shí)現(xiàn),主要是編寫在PLC鍵盤模塊子程序中；機(jī) 床NC編程中使用到的MST代碼編寫在MST模塊子 程序中;精工機(jī)床中各輸人輸出信號(hào)編寫在各對(duì)應(yīng)的 功能塊子程序中。ZK600立式加工中心PLC程序編寫完成之后，將 其文件拷人GNC61精工系統(tǒng)中，然后通過(guò)編程軟件 GPLCIDE-2加載到精工系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的操作。加 載程序完成后，運(yùn)用軟件中的調(diào)試模式對(duì)PLC程序進(jìn) 行調(diào)試。2.4驅(qū)動(dòng)器調(diào)試驅(qū)動(dòng)器作為精工機(jī)床中一個(gè)重要的驅(qū)動(dòng)部件，其 性能的好壞直接關(guān)系著電動(dòng)機(jī)是否能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。 調(diào)試驅(qū)動(dòng)器需要使用光洋自主研發(fā)的驅(qū)動(dòng)器調(diào)試軟 件。進(jìn)人界面后，點(diǎn)擊調(diào)試選項(xiàng)，輸人驅(qū)動(dòng)器相關(guān)參 數(shù)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器調(diào)試軟件旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，調(diào)整驅(qū)動(dòng)器及電 動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)，完成驅(qū)動(dòng)器調(diào)試。1. 5 NC調(diào)試在PLC調(diào)試及驅(qū)動(dòng)器調(diào)試完成后，進(jìn)人到系統(tǒng)調(diào) 試界面中，首先要對(duì)系統(tǒng)上基本的精工機(jī)床參數(shù)進(jìn)行 對(duì)應(yīng)的設(shè)定及配置。如:精工機(jī)床總線參數(shù)配置，各軸 狀態(tài)配置，各軸位置環(huán)參數(shù)配置，各軸電動(dòng)機(jī)性能配 置，各軸運(yùn)動(dòng)性能配置，回參考點(diǎn)配置，坐標(biāo)系的配置， 軟限位參數(shù)設(shè)定等。然后點(diǎn)擊GNC61系統(tǒng)調(diào)試，進(jìn)入 調(diào)試界面，根據(jù)系統(tǒng)上繪制各監(jiān)視參數(shù)曲線及各軸運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)，調(diào)整相對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)定值，完成對(duì)精工機(jī)床狀 態(tài)的調(diào)試。待調(diào)試完成后，精工機(jī)床進(jìn)人到******的運(yùn)行狀態(tài)。2.6刀庫(kù)調(diào)試GNC61精工系統(tǒng)通過(guò)M代碼及T代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù) 控機(jī)床的換刀過(guò)程。實(shí)現(xiàn)的代碼為M06TXX,字母T 后面為需要換的刀號(hào)。在調(diào)試刀庫(kù)之前，需要向精工 系統(tǒng)刀庫(kù)文件中輸人本機(jī)床上使用的刀具信息（如刀 具類型，刀具號(hào)，刀座號(hào)），系統(tǒng)會(huì)將根據(jù)設(shè)定輸人的 刀具信息以及PLC程序傳輸?shù)牡毒咝畔⑦M(jìn)行相應(yīng)的 換刀動(dòng)作。在GNC61精工系統(tǒng)中，用戶可采用二種方式進(jìn)行 換刀操作，一種為手動(dòng)方式，一種為自動(dòng)方式。但是在 進(jìn)行換刀之前，用戶必須要對(duì)刀庫(kù)進(jìn)行回零動(dòng)作，將刀 庫(kù)上當(dāng)前的刀位移植到1號(hào)刀位上方可進(jìn)行相應(yīng)的 操作。由于ZK600立式加工中心采用12把刀位的機(jī)械 性刀庫(kù)，故在每次換刀的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前的Z軸 位置判斷是否能進(jìn)行換刀操作，如果不能進(jìn)行換刀動(dòng) 作，用戶需根據(jù)系統(tǒng)提示將Z軸移動(dòng)到可換刀的位置 上。待用戶移到換刀點(diǎn)后，點(diǎn)擊系統(tǒng)界面上的MDI按 鍵，輸人M06TXX，再點(diǎn)擊執(zhí)行當(dāng)前行段，精工機(jī)床便 自動(dòng)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的換刀動(dòng)作。自動(dòng)換刀完成后，用戶可通過(guò)精工系統(tǒng)鍵盤上制 定的換刀按鍵進(jìn)行手動(dòng)換刀。在精工系統(tǒng)上通過(guò)按鍵 K1、K2、K3這3個(gè)按鍵進(jìn)行相應(yīng)的換刀動(dòng)作。在調(diào)試刀庫(kù)的時(shí)候,要注意精工機(jī)床實(shí)際運(yùn)行的 距離和PLC程序中設(shè)定的距離是否一致，如發(fā)現(xiàn)各軸 運(yùn)行位置異常，需及時(shí)調(diào)整各軸位置或PLC上設(shè)定的 程序，以便進(jìn)行相應(yīng)的換刀動(dòng)作。3結(jié)語(yǔ)該機(jī)床經(jīng)過(guò)調(diào)試完全達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，半年來(lái)運(yùn) 行情況良好，加工性能穩(wěn)定。是大連光洋科技工程有 限公司GNC61精工系統(tǒng)在立式加工中心的一次成功 應(yīng)用。再次證明了大連光洋科技工程有限公司具備了 從系統(tǒng)的角度去規(guī)劃、設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化各種高檔精工 機(jī)床的能力。 本文由海天精工整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！