GNC61數(shù)控系統(tǒng)在立式加工中心的應(yīng)用
1機(jī)床設(shè)計方案1.1機(jī)床情況簡介該機(jī)床有X、F、Z這3個進(jìn)給軸，1個主軸，1個容 量為12把刀的刀庫，進(jìn)給軸采用G0NA交流伺服電動 機(jī)驅(qū)動，主軸采用超同步異步伺服電動機(jī)，具體設(shè)計指 標(biāo)見表1。表1 A/F/Z軸行程/mm 510/300/300 主軸鼻端至工作臺面/mm 175/475 主軸轉(zhuǎn)速/(r/min) 0 ~8 _ 刀庫儲刀/支 12 可用******刀具直徑/mm 80 ******刀具長度/mm 200 ******刀具量/kg 3 刀具交換方式 夾臂式 刀具規(guī)格 B130 主軸電動機(jī)功率/kW 3.7 X/y/Z軸電動機(jī)功率/kW 1.5/1. 5/3. 5 工作臺面尺寸/mm 600 x 320 工作臺******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)動結(jié)構(gòu)，實現(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，并帶有手輪及測最接口、IO擴(kuò)展接口、USB、以太網(wǎng)等設(shè)備總線接口，通過設(shè)備總線接口可實現(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，可通過專用電纜與手輪連接。機(jī)床鍵盤的所有信號（包括按鍵、主軸倍率、進(jìn)給軸倍率信號和指示燈信號）均為數(shù)字量，通過大連光洋自主知識產(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GL1NK協(xié)議傳送。模塊化光纖總線式驅(qū)動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)動產(chǎn)品。可以實現(xiàn)高 精度、高性能的伺服控制功能。它不僅能控制同步伺服 電動機(jī)，還能控制三相異步電動機(jī)、力矩電動機(jī)及直線 電動機(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)電磁場和強(qiáng)電場的干擾等優(yōu)點。采用共直流母 線技術(shù)，集中供電，電動機(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)計要求,經(jīng)過詳細(xì)的計算選型，主要 的電氣元件清單如表2所示。 表2 序號 項目 規(guī)格型號 數(shù)量 1 精工系統(tǒng) GNC61 1 2 X軸伺服電動機(jī) irr6064-6AF7l4XG0 1 3 F軸伺服電動機(jī) im〇64-6Ah7MXGO 1 4 Z軸伺服電動機(jī) nT6084-8AF714XH0 1 5 S軸主軸電動機(jī) CTB43ly7ZGA15-HF5G 1 6 A’軸伺服驅(qū)動器 GDU025BMAF 1 7 K軸伺服驅(qū)動器 GDU025BMAF 1 8 Z軸伺服驅(qū)動器 GDU050BMAF 1 9 S軸伺服驅(qū)動器 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（如個人計算機(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 系統(tǒng)和伺服電動機(jī)連接等。GNC61是基于GLINK總 線的精工系統(tǒng)。輸人輸出信號是通過GUNK傳送的， 位置調(diào)節(jié)（速度給定和位置反饋信號）也是通過 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有錯誤后，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GNC61、何服電源及驅(qū)動 器狀態(tài)是否正常。若GNC61進(jìn)人系統(tǒng)界面有報警顯 示，則要根據(jù)報警信息確定報警原因后再進(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)床正常的運轉(zhuǎn)需要PLC程序的參與,PLC通過伺 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)行動作命令，啟動精工機(jī)床。在GNC61系統(tǒng) 中，用戶無需自我搭建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)試過程中，GNC61系統(tǒng)中通過GPL- CIDE-2軟件來編寫及修改PLC控制程序。同時GPL- CIDE-2軟件提供了應(yīng)用于PLC的子程序庫，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 相對不是很復(fù)雜，動作執(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)床潤滑模塊（Lubricate )、刀 庫模塊（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。針對精工系統(tǒng)上各按鍵的 功能實現(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編寫在各對應(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，然后通過編程軟件 GPLCIDE-2加載到精工系統(tǒng)中，實現(xiàn)機(jī)床的操作。加 載程序完成后，運用軟件中的調(diào)試模式對PLC程序進(jìn) 行調(diào)試。2.4驅(qū)動器調(diào)試驅(qū)動器作為精工機(jī)床中一個重要的驅(qū)動部件，其 性能的好壞直接關(guān)系著電動機(jī)是否能夠正常的運轉(zhuǎn)。 調(diào)試驅(qū)動器需要使用光洋自主研發(fā)的驅(qū)動器調(diào)試軟 件。進(jìn)人界面后，點擊調(diào)試選項，輸人驅(qū)動器相關(guān)參 數(shù)，通過驅(qū)動器調(diào)試軟件旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，調(diào)整驅(qū)動器及電 動機(jī)相關(guān)參數(shù)，完成驅(qū)動器調(diào)試。1. 5 NC調(diào)試在PLC調(diào)試及驅(qū)動器調(diào)試完成后，進(jìn)人到系統(tǒng)調(diào) 試界面中，首先要對系統(tǒng)上基本的精工機(jī)床參數(shù)進(jìn)行 對應(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，各軸電動機(jī)性能配 置，各軸運動性能配置，回參考點配置，坐標(biāo)系的配置， 軟限位參數(shù)設(shè)定等。然后點擊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 動狀態(tài)，調(diào)整相對應(yīng)的參數(shù)設(shè)定值，完成對精工機(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******的運行狀態(tài)。2.6刀庫調(diào)試GNC61精工系統(tǒng)通過M代碼及T代碼來實現(xiàn)數(shù) 控機(jī)床的換刀過程。實現(xiàn)的代碼為M06TXX,字母T 后面為需要換的刀號。在調(diào)試刀庫之前，需要向精工 系統(tǒng)刀庫文件中輸人本機(jī)床上使用的刀具信息（如刀 具類型，刀具號，刀座號），系統(tǒng)會將根據(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，一種為手動方式，一種為自動方式。但是在 進(jìn)行換刀之前，用戶必須要對刀庫進(jìn)行回零動作，將刀 庫上當(dāng)前的刀位移植到1號刀位上方可進(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，故在每次換刀的時候系統(tǒng)會根據(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 作，用戶需根據(jù)系統(tǒng)提示將Z軸移動到可換刀的位置 上。待用戶移到換刀點后，點擊系統(tǒng)界面上的MDI按 鍵，輸人M06TXX，再點擊執(zhí)行當(dāng)前行段，精工機(jī)床便 自動進(jìn)行相對應(yīng)的換刀動作。自動換刀完成后，用戶可通過精工系統(tǒng)鍵盤上制 定的換刀按鍵進(jìn)行手動換刀。在精工系統(tǒng)上通過按鍵 K1、K2、K3這3個按鍵進(jìn)行相應(yīng)的換刀動作。在調(diào)試刀庫的時候,要注意精工機(jī)床實際運行的 距離和PLC程序中設(shè)定的距離是否一致，如發(fā)現(xiàn)各軸 運行位置異常，需及時調(diào)整各軸位置或PLC上設(shè)定的 程序，以便進(jìn)行相應(yīng)的換刀動作。3結(jié)語該機(jī)床經(jīng)過調(diào)試完全達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)，半年來運 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、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)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明！