孫小芳　潘喜利

摘要：在XHK716加工中心上實(shí)現(xiàn)FANUC-0I-MATE-MD和華中HNC-210B兩種數(shù)控系統(tǒng)在同一臺設(shè)備上的切換，解決了外部輸入、輸出信號兼容，剛性攻絲，兩種數(shù)控系統(tǒng)之間互鎖等問題。

關(guān)鍵詞：雙系統(tǒng)；加工中心；信號兼容；剛性攻絲；互鎖

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）09-0005-02

目前，國內(nèi)使用的數(shù)控加工設(shè)備，無論是加工，還是教學(xué)，每臺設(shè)備只配備了一種數(shù)控系統(tǒng)，而在一臺機(jī)床上配置一種數(shù)控系統(tǒng)，完全滿足不了教學(xué)需要，為了到達(dá)教學(xué)目的，只好購買兩臺配備不同數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床來彌補(bǔ)教學(xué)中的缺陷。即使這樣，購買兩臺機(jī)床不僅成本增加，而且滿足不了兩種系統(tǒng)在同一機(jī)床上進(jìn)行直觀對比的要求。采用雙系統(tǒng)就是在一臺機(jī)床上配備不同類型的兩套數(shù)控系統(tǒng)，用一臺機(jī)床到達(dá)兩臺機(jī)床的教學(xué)效果，大大減少成本開支，同時(shí)通過在同一機(jī)床上直觀比較國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)口的數(shù)控系統(tǒng)在性能、功能等方面的差異，到達(dá)教學(xué)目的。[1]

1 設(shè)計(jì)思路

實(shí)現(xiàn)基于雙系統(tǒng)的XHK716加工中心改造，本課題研究的具體思路是：在XHK716加工中心上實(shí)現(xiàn)FANUC-0I-MATE-MD和華中HNC-210B兩種數(shù)控系統(tǒng)在同一臺設(shè)備上的切換；外部輸入、輸出信號的兼容；在兩種數(shù)控系統(tǒng)公用的模擬主軸上如何實(shí)現(xiàn)剛性攻絲功能；兩種數(shù)控系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)相互之間的互鎖等功能。最終實(shí)現(xiàn)兩種不同數(shù)控系統(tǒng)的教學(xué)與生產(chǎn)的雙重功效，并且可使兩種數(shù)控系統(tǒng)同時(shí)工作，其中一種用于加工，一種用于教學(xué)。[2-3]

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

2.1 兩種系統(tǒng)的切換

雙系統(tǒng)采用進(jìn)口的FANUC-0I-MATE-MD和華中HNC-210B系統(tǒng)，其中系統(tǒng)、三軸伺服驅(qū)動(dòng)、三軸伺服電機(jī)不共用?？刂破骷爸鬏S部分全部共用，包括共用一個(gè)GM7登奇主軸電機(jī)和HSV-18S主軸驅(qū)動(dòng)器。共用的主軸驅(qū)動(dòng)采用模擬信號控制，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)的主軸轉(zhuǎn)速模擬信號通過XS40端口經(jīng)轉(zhuǎn)接板輸出到主軸驅(qū)動(dòng)器的XS4端口，主軸電機(jī)的編碼器反饋信號則通過轉(zhuǎn)接板反饋到系統(tǒng)的XS41端口。華中系統(tǒng)的主軸轉(zhuǎn)速模擬信號通過XS91端口經(jīng)轉(zhuǎn)接板輸出到主軸驅(qū)動(dòng)器的XS4端口，主軸電機(jī)的編碼器反饋信號則通過轉(zhuǎn)接板反饋到系統(tǒng)的XS9端口。

2.2 外部輸入、輸出信號的兼容

FANUC系統(tǒng)PLC的I/O開關(guān)量輸入、輸出為PNP型，而華中HNC-210B開關(guān)量輸入、輸出為NPN型。為滿足外圍輸入、輸出信號通用，選用型號為HIO-3201的輸入轉(zhuǎn)接板，將外圍的PNP開關(guān)量輸入信號轉(zhuǎn)換為NPN信號，提供給華中HNC-210B系統(tǒng)的開關(guān)量輸入，同樣選用型號為HIO-3202輸出轉(zhuǎn)換板 將華中HNC-210B的NPN輸出信號轉(zhuǎn)換成PNP信號。使兩種系統(tǒng)可兼容同一類型的I/O信號。

2.3 模擬主軸剛性攻絲功能的實(shí)現(xiàn)

FANUC串行伺服主軸是由系統(tǒng)內(nèi)部信號來實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)確位置控制，完成剛性攻絲功能。為提高模擬電壓的精度，巧妙地運(yùn)用FANUC系統(tǒng)中T型換擋功能，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)和編制對應(yīng)的PMC程序，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的剛性攻絲功能。華中HNC-210B的剛性攻絲，則采用主軸的脈沖量進(jìn)行位置控制，通過PLC的輸出信號接至主軸驅(qū)動(dòng)器XS4的6腳，并設(shè)置主軸驅(qū)動(dòng)器控制參數(shù)STA-8設(shè)為1，來進(jìn)行位置控制方式與速度控制方式的切換。

2.4 兩種系統(tǒng)之間的互鎖

通過采用在電路中設(shè)計(jì)互鎖電路有效地實(shí)現(xiàn)互鎖，使某一系統(tǒng)投入加工生產(chǎn)后，另一系統(tǒng)與機(jī)床的控制信號被完全屏蔽，只作模擬運(yùn)行，對機(jī)床控制沒有任何影響，完全滿足兩種系統(tǒng)之間相互隔離，互不影響。[3]

3 雙系統(tǒng)加工中心系統(tǒng)連接圖

如圖1所示，是雙系統(tǒng)加工中心系統(tǒng)連接框圖。兩系統(tǒng)采用獨(dú)立的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)器和軸伺服電機(jī)，公用一個(gè)主軸驅(qū)動(dòng)器和主軸電機(jī)，外圍的I/O通過互鎖轉(zhuǎn)換分別進(jìn)入各自的數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床進(jìn)行有效控制，完全滿足生產(chǎn)加工、和教學(xué)雙重功效。[5]

4 結(jié)語

該設(shè)備試制成功后將具有廣闊的市場前景，可廣泛應(yīng)用于培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教學(xué)、生產(chǎn)加工，節(jié)約成本開支，操作方便簡捷。特別適用于既加工、又兼用教學(xué)的教育系統(tǒng)和職業(yè)技能培訓(xùn)中心。

參考文獻(xiàn)

[1]葉忠林.淺談雙系統(tǒng)多面板數(shù)控機(jī)床的教學(xué)實(shí)踐[J].中等職業(yè)教育，2006，（6）：44.

[2]彭婧.基于雙系統(tǒng)控制的YX-C46-SK數(shù)控化改造[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2009.

[3]羅永順.機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)[M].北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[4]彭婧.基于雙系統(tǒng)控制雙頭車床數(shù)控化改造總體方案的擬定[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2009，（11）：42.

[5]朱仕學(xué).數(shù)控系統(tǒng)對雙驅(qū)動(dòng)組合數(shù)控車床控制的案例研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2009，（9）：98-101.