2017年5月23日

GNC61數控系統在立式加工中心的應用

1機床設計方案1.1機床情況簡介該機床有X、F、Z這3個進給軸，1個主軸，1個容量為12把刀的刀庫，進給軸采用G0NA交流伺服電動機驅動，主軸采用超同步異步伺服電動機，具體設計指標見表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 主軸轉速/(r/min) 0 ~8 _ 刀庫儲刀/支 12 可用最大刀具直徑/mm 80 最大刀具長度/mm 200 最大刀具量/kg 3 刀具交換方式夾臂式刀具規格 B130 主軸電動機功率/kW 3.7 X/y/Z軸電動機功率/kW 1.5/1. 5/3. 5 工作臺面尺寸/mm 600 x 320 工作臺最大荷重/kg 250 X/F/Z軸快移速度/( m/min) 60 1.2精工系統的選擇 GNC61光纖總線開放式高檔精工系統集NC、PLC、HMI、機床鍵盤、系統鍵盤于一體，系統與伺服之間采用以光纖為介質的GLINK全數字總線方式進行連接,配合模塊化伺服驅動結構，實現了安全、可靠、最少化的布線GNC61光纖總線開放式高檔精工系統的核心部件——精工系統主控單元,它集成了精工系統和PLC的控制，包括相應的精工軟件和PLC控制軟件，并帶有手輪及測最接口、IO擴展接口、USB、以太網等設備總線接口，通過設備總線接口可實現工廠集成控制。1.3 GNC61精工系統的應用方案 GNC61精工系統在此機床的應用原理圖如圖1所示。GNC61精工系統具有系統鍵盤、機床鍵盤和手輪接口，可通過專用電纜與手輪連接。機床鍵盤的所有信號（包括按鍵、主軸倍率、進給軸倍率信號和指示燈信號）均為數字量，通過大連光洋自主知識產權的GUNK協議總線與精工系統主控單元連接。整個機床的邏輯控制部分是由PLC完成的，PLC程序在GNC61精工系統中循環執行，所有的輸入/輸出fi均通過GL1NK協議傳送。模塊化光纖總線式驅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動產品。可以實現高精度、高性能的伺服控制功能。它不僅能控制同步伺服電動機，還能控制三相異步電動機、力矩電動機及直線電動機。采用光纖作為通信介質，具有適應能力強，不怕外界強電磁場和強電場的干擾等優點。采用共直流母線技術，集中供電，電動機軸之間的能量共享、降低用戶用電成本l集成可編程PIX功能，可用于機床電氣控制，代替了外置獨立的PLC模塊，大大減少了機床內部連線:1.4系統配置清單根據機床的設計要求,經過詳細的計算選型，主要的電氣元件清單如表2所示。表2 序號項目規格型號數量 1 精工系統 GNC61 1 2 X軸伺服電動機 irr6064-6AF7l4XG0 1 3 F軸伺服電動機 im〇64-6Ah7MXGO 1 4 Z軸伺服電動機 nT6084-8AF714XH0 1 5 S軸主軸電動機 CTB43ly7ZGA15-HF5G 1 6 A’軸伺服驅動器 GDU025BMAF 1 7 K軸伺服驅動器 GDU025BMAF 1 8 Z軸伺服驅動器 GDU050BMAF 1 9 S軸伺服驅動器 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系統調試機床裝配完畢后,進人到機床調試環節，主要的調試工作分成以下幾部分：2.1系統連接正確的連接是系統調試順利進行的基礎。系統的連接包括系統各部件的連接（如個人計算機、牛耳排線、24 V直流穩壓電源、手輪）、光纖總線的連接、驅動系統和伺服電動機連接等。GNC61是基于GLINK總線的精工系統。輸人輸出信號是通過GUNK傳送的，位置調節（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系統上電在確定系統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，合上系統的主電源開關， GNC61精工系統以及驅動器均通電。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、何服電源及驅動器狀態是否正常。若GNC61進人系統界面有報警顯示，則要根據報警信息確定報警原因后再進行系統調試。2.3 PLC調試PLC程序在精工機床系統中起著關鍵的作用，數控機床正常的運轉需要PLC程序的參與,PLC通過伺服上的I/O 口及系統內部的子程序和程序接口向系統發出執行動作命令，啟動精工機床。在GNC61系統中，用戶無需自我搭建PLC應用程序，在調試精工機床之前，PLC程序已編寫完成，根據機床運行的狀態不斷修改PLC程序，完成精工機床的PLC程序調試及數控機床的調試。在精工機床調試過程中，GNC61系統中通過GPL- CIDE-2軟件來編寫及修改PLC控制程序。同時GPL- CIDE-2軟件提供了應用于PLC的子程序庫，可視化界面編譯等模塊，精工機床調試者可根據自己的需要調用模塊中程序，編寫相對應的精工機床程序。由于 ZK600精工機床為三軸立式精工機床，故其PLC程序相對不是很復雜，動作執行功能塊較少。主要包括急停功能塊(SyEmergenc)、復位功能塊（SyReset)、主軸功能塊（Axis - Rotate)、手輪功能塊（Axis-HandWhl)、機床冷卻模塊（Cooling )、機床潤滑模塊（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（比如機床限位模塊，機床照明及警示燈模塊）等模塊。針對精工系統上各按鍵的功能實現,主要是編寫在PLC鍵盤模塊子程序中；機床NC編程中使用到的MST代碼編寫在MST模塊子程序中;精工機床中各輸人輸出信號編寫在各對應的功能塊子程序中。ZK600立式加工中心PLC程序編寫完成之后，將其文件拷人GNC61精工系統中，然后通過編程軟件 GPLCIDE-2加載到精工系統中，實現機床的操作。加載程序完成后，運用軟件中的調試模式對PLC程序進行調試。2.4驅動器調試驅動器作為精工機床中一個重要的驅動部件，其性能的好壞直接關系著電動機是否能夠正常的運轉。調試驅動器需要使用光洋自主研發的驅動器調試軟件。進人界面后，點擊調試選項，輸人驅動器相關參數，通過驅動器調試軟件旋轉電動機，調整驅動器及電動機相關參數，完成驅動器調試。1. 5 NC調試在PLC調試及驅動器調試完成后，進人到系統調試界面中，首先要對系統上基本的精工機床參數進行對應的設定及配置。如:精工機床總線參數配置，各軸狀態配置，各軸位置環參數配置，各軸電動機性能配置，各軸運動性能配置，回參考點配置，坐標系的配置，軟限位參數設定等。然后點擊GNC61系統調試，進入調試界面，根據系統上繪制各監視參數曲線及各軸運動狀態，調整相對應的參數設定值，完成對精工機床狀態的調試。待調試完成后，精工機床進人到最佳的運行狀態。2.6刀庫調試GNC61精工系統通過M代碼及T代碼來實現數控機床的換刀過程。實現的代碼為M06TXX,字母T 后面為需要換的刀號。在調試刀庫之前，需要向精工系統刀庫文件中輸人本機床上使用的刀具信息（如刀具類型，刀具號，刀座號），系統會將根據設定輸人的刀具信息以及PLC程序傳輸的刀具信息進行相應的換刀動作。在GNC61精工系統中，用戶可采用二種方式進行換刀操作，一種為手動方式，一種為自動方式。但是在進行換刀之前，用戶必須要對刀庫進行回零動作，將刀庫上當前的刀位移植到1號刀位上方可進行相應的操作。由于ZK600立式加工中心采用12把刀位的機械性刀庫，故在每次換刀的時候系統會根據當前的Z軸位置判斷是否能進行換刀操作，如果不能進行換刀動作，用戶需根據系統提示將Z軸移動到可換刀的位置上。待用戶移到換刀點后，點擊系統界面上的MDI按鍵，輸人M06TXX，再點擊執行當前行段，精工機床便自動進行相對應的換刀動作。自動換刀完成后，用戶可通過精工系統鍵盤上制定的換刀按鍵進行手動換刀。在精工系統上通過按鍵 K1、K2、K3這3個按鍵進行相應的換刀動作。在調試刀庫的時候,要注意精工機床實際運行的距離和PLC程序中設定的距離是否一致，如發現各軸運行位置異常，需及時調整各軸位置或PLC上設定的程序，以便進行相應的換刀動作。3結語該機床經過調試完全達到了設計指標，半年來運行情況良好，加工性能穩定。是大連光洋科技工程有限公司GNC61精工系統在立式加工中心的一次成功應用。再次證明了大連光洋科技工程有限公司具備了從系統的角度去規劃、設計、分析、優化各種高檔精工機床的能力。本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！

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