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(qū)動,主軸采用超同步異步伺服電動機,具體設計指 標見表1。
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A/F/Z軸行程/mm |
510/300/300 |
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主軸鼻端至工作臺面/mm |
175/475 |
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主軸轉(zhuǎn)速/(r/min) |
0 ~8 _ |
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刀庫儲刀/支 |
12 |
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可用最大刀具直徑/mm |
80 |
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最大刀具長度/mm |
200 |
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最大刀具量/kg |
3 |
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刀具交換方式 |
夾臂式 |
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刀具規(guī)格 |
B130 |
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主軸電動機功率/kW |
3.7 |
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X/y/Z軸電動機功率/kW |
1.5/1. 5/3. 5 |
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工作臺面尺寸/mm |
600 x 320 |
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工作臺最大荷重/kg |
250 |
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X/F/Z軸快移速度/( m/min) |
60 |
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1.2數(shù)控系統(tǒng)的選擇 |
GNC61光纖總線開放式高檔數(shù)控系統(tǒng)集NC、PLC、HMI、機床鍵盤、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數(shù)控系統(tǒng)的核心部件——數(shù)控系統(tǒng)主控單元,它集成了數(shù)控系統(tǒng)和PLC的控制,包括相應的數(shù)控軟件和PLC控制軟件,并帶有手輪及測最接口、IO擴展接口、USB、以太網(wǎng)等設備總線接口,通過設備總線接口可實現(xiàn)工廠集成控制。
1.3 GNC61數(shù)控系統(tǒng)的應用方案
GNC61數(shù)控系統(tǒng)在此機床的應用原理圖如圖1所示。GNC61數(shù)控系統(tǒng)具有系統(tǒng)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(shù)字量,通過大連光洋自主知識產(chǎn)權(quán)的GUNK協(xié)議總線與數(shù)控系統(tǒng)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數(shù)控系統(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??梢詫崿F(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,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(zhì),具有適應能力強,不 怕外界強電磁場和強電場的干擾等優(yōu)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(nèi)部連線:
1.4系統(tǒng)配置清單
根據(jù)機床的設計要求,經(jīng)過詳細的計算選型,主要 的電氣元件清單如表2所示。
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|
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表2 |
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序號 |
項目 |
規(guī)格型號 |
數(shù)量 |
|
1 |
數(shù)控系統(tǒng) |
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(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
機床裝配完畢后,進人到機床調(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)試順利進行的基礎。系統(tǒng)的 連接包括系統(tǒng)各部件的連接(如個人計算機、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)和伺服電動機連接等。GNC61是基于GLINK總 線的數(shù)控系統(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, GNC61數(shù)控系統(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行系統(tǒng) 調(diào)試。
2.3 PLC調(diào)試
PLC程序在數(shù)控機床系統(tǒng)中起著關鍵的作用,數(shù) 控機床正常的運轉(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,啟動數(shù)控機床。在GNC61系統(tǒng) 中,用戶無需自我搭建PLC應用程序,在調(diào)試數(shù)控機 床之前,PLC程序已編寫完成,根據(jù)機床運行的狀態(tài)不 斷修改PLC程序,完成數(shù)控機床的PLC程序調(diào)試及數(shù) 控機床的調(diào)試。
在數(shù)控機床調(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軟件提供了應用于PLC的子程序庫,可視化界 面編譯等模塊,數(shù)控機床調(diào)試者可根據(jù)自己的需要調(diào) 用模塊中程序,編寫相對應的數(shù)控機床程序。由于 ZK600數(shù)控機床為三軸立式數(shù)控機床,故其PLC程序 相對不是很復雜,動作執(zhí)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。針對數(shù)控系統(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 床NC編程中使用到的MST代碼編寫在MST模塊子 程序中;數(shù)控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數(shù)控系統(tǒng)中,然后通過編程軟件 GPLCIDE-2加載到數(shù)控系統(tǒng)中,實現(xiàn)機床的操作。加 載程序完成后,運用軟件中的調(diào)試模式對PLC程序進 行調(diào)試。
2.4驅(qū)動器調(diào)試
驅(qū)動器作為數(shù)控機床中一個重要的驅(qū)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(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。進人界面后,點擊調(diào)試選項,輸人驅(qū)動器相關參 數(shù),通過驅(qū)動器調(diào)試軟件旋轉(zhuǎn)電動機,調(diào)整驅(qū)動器及電 動機相關參數(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,進人到系統(tǒng)調(diào) 試界面中,首先要對系統(tǒng)上基本的數(shù)控機床參數(shù)進行 對應的設定及配置。如:數(shù)控機床總線參數(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(shù)設定等。然后點擊GNC61系統(tǒng)調(diào)試,進入 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)整相對應的參數(shù)設定值,完成對數(shù)控機床狀 態(tài)的調(diào)試。待調(diào)試完成后,數(shù)控機床進人到最佳的運行狀態(tài)。
2.6刀庫調(diào)試
GNC61數(shù)控系統(tǒng)通過M代碼及T代碼來實現(xiàn)數(shù) 控機床的換刀過程。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,需要向數(shù)控 系統(tǒng)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(tǒng)會將根據(jù)設定輸人的 刀具信息以及PLC程序傳輸?shù)牡毒咝畔⑦M行相應的 換刀動作。
在GNC61數(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)會根據(jù)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(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)行當前行段,數(shù)控機床便 自動進行相對應的換刀動作。
自動換刀完成后,用戶可通過數(shù)控系統(tǒng)鍵盤上制 定的換刀按鍵進行手動換刀。在數(shù)控系統(tǒng)上通過按鍵 K1、K2、K3這3個按鍵進行相應的換刀動作。
在調(diào)試刀庫的時候,要注意數(shù)控機床實際運行的 距離和PLC程序中設定的距離是否一致,如發(fā)現(xiàn)各軸 運行位置異常,需及時調(diào)整各軸位置或PLC上設定的 程序,以便進行相應的換刀動作。
該機床經(jīng)過調(diào)試完全達到了設計指標,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數(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)的角度去規(guī)劃、設計、分析、優(yōu)化各種高檔數(shù)控 機床的能力。
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