基于HNC－8B系統數控銑床四軸升級改造

茹秋生 楊小榮 王才嶧

（上海工程技術大學高等職業技術學院，上海 200437）

隨著制造業的快速發展，數控加工的要求也越來越高。企業如何利用現有基礎，對數控裝置進行改進和升級，進一步提高自己的加工能力，提高企業的競爭力，是一個現實而又緊迫的問題。

1 數控銑床三軸升級四軸的必要性

數控回轉工作臺作為機床的一個旋轉坐標軸由數控裝置控制，并且可以與其他坐標聯動，使主軸上的刀具能加工到工件除安裝面及頂面以外的周邊。回轉工作臺除了用來進行各種圓弧加工或與直線坐標進給聯動進行曲面加工以外，還可以實現精確的自動分度。因此回轉工作臺已成為加工中心一個不可缺少的部件。因此在數控銑床添加數控回轉工作臺，由三軸升級到四軸，不僅能夠提高加工的效率和質量，而且可以有效降低企業成本，有著廣闊的市場前景。

2 HNC－8型系統的特點和連接方式

HNC－8系列是全數字總線式高檔數控裝置，采用模塊化、開放式體系結構，基于具有自主知識產權的NCUC工業現場總線技術。支持總線式全數字伺服驅動單元和絕對值式伺服電動機，支持總線式遠程I/O單元，集成手持單元接口，采用電子盤程序存儲方式，支持CF卡、USB、以太網等程序擴展和數據交換功能。采用8．4英寸LED液晶顯示屏，主要應用于數控車削中心、多軸、多通道等高檔數控機床。

2．1 HNC－8B系統連接

HNC－8B系列數控裝置采用NCUC工業現場總線，以串聯的方式通過IPC單元總線接口PORT0～PORT3控制總線I/O單元、總線伺服驅動單元等總線設備，最多支持128個設備。如圖1所示。

HNC－8系列數控裝置采用UPS電源（HPW－145U）供電，該電源具有掉電檢測功能和UPS功能。

HNC－8系列數控裝置僅在手持單元接口（XS8）中有少量PLC輸入/輸出信號，因此需要通過總線I/O單元擴展外部PLC輸入/輸出信號。通過總線最多可擴展16個總線I/O單元，其中HIO－1000A型I/O單元可提供1個通訊子模塊和8個功能子模塊插槽;HIO－1000B型I/O單元可提供1個通訊子模塊和5個功能子模塊插槽;功能子模塊包括開關量輸入/輸出子模塊、模擬量輸入/輸出子模塊、軸控制子模塊等。

2．2 數控裝置與總線式伺服驅動單元的連接

采用NCUC總線，以串聯的方式連接，如圖2所示。連接時一定要按照軸號的大小按照順序進行連接，否則會導致系統混亂。

3 數控銑床四軸升級改造

3．1 總線式伺服驅動器線路連接

將電源接入伺服驅動器（HSV－180UD－025）的R、S、T端;將XS2端口1號接線端子連接到繼電器24 V電源地，9號端子和X軸XS2端口的1號端子連接;U、V、W連接交流伺服電動機，XS5端口連接編碼器電纜;伺服驅動采用總線方式進行通訊，按照HNC－8B的接線要求，來自I/O單元X2B端口總線接入伺服驅動器的XS3端口，總線電纜由XS4端口輸出至X軸伺服驅動XS3端口。為了保護驅動器的安全，連接時還要注意驅動器的制動電阻PE線連接。如圖3所示。

3．2 正確設置NC及驅動參數

3．2．1 機床用戶參數設置

參數010017（工位1顯示軸標志）由0x_7變為0x_f，這樣界面顯示由3軸變為4軸;

參數010033（工位1負載電流顯示軸定制）加入3，變為 0，1，2，3，5;

通道參數:

參數040004（A坐標軸軸號）由－1變為3，定義A軸軸號為3。

3．2．2 坐標軸參數設置

參數130001（軸類型）:定義3，表示該軸為旋轉軸;

參數130004（電子齒輪比分子）:定義為360，如有機械齒輪比需再乘上齒輪比，用來設置伺服電動機每轉一圈機床移動的角度;

參數 130004（電子齒輪比分母）:定義為23592960，設置電動機每轉一轉所需脈沖指令數;

參數130034（最大快移速度）:軸的運動速度變為度數，把最高速度設置為200，其他速度按前面比例減少;

參數130068（絲桿導程）:定義為360;

參數130068（旋轉軸速度系數）:設置為1，顯示為 1°/min。

3．2．3 設備接口參數設置

參數510014（反饋位置循環使能）:設置為1，對于旋轉軸該參數應定義為1;

參數510016（編碼器類型）:絕對式編碼器設置為3，如果為增量式編碼器，有零脈沖反饋信號，則設置為1或0;

所有參數設置完成并保存后，斷電重啟，參數則生效。

3．3 第四軸控制梯形圖編程

HNC－8型數控系統梯形圖編程原則，基本指令和fanuc數控系統的編程原則基本相同，但是在功能指令方面還是有一些區別的。

對于增加第四軸，首先應該開啟邏輯軸使能和伺服使能，如圖4所示。梯形圖中有注釋，所以在論文中沒有I/O分配表。

編輯第四軸正/負向轉動梯形圖，伺服使能允許的前提下，軸將向正/負向手動移動;如圖5所示。

圖6為回轉工作臺的自動與手動松開/夾緊的程序。MGET為取M代碼功能指令，MACK為M代碼應答功能指令。

至此，梯形圖只是完成了第四軸控制的基本功能，如果要滿足第四軸正常運行，還需完善第四軸回零功能和報警功能，這樣四軸升級改造的任務就全部完成。接著就可以試運行加工了。

3．4 升級改造注意事項

HNC－8系列數控系統輸入輸出480以上的端口，為系統自己定義的，用戶只能自己使用不能自己定義，也無需定義的，否則會影響數控機床的運行;對于夾緊和松開等輸入輸出點，用戶完全可以根據I/O點使用情況，自己定義，只要不與其他的I/O點相沖突就好。

4 結語

機床按上述步驟升級改造完成后，進行了工件試切加工，從加工結果來看，無論是加工效率還是加工質量完全能夠達到要求。數控銑床升級改造獲得了成功。

［1］武漢華中數控股份有限公司．華中8型數控系統軟件參數說明書［Z］．武漢:華中數控股份有限公司，2011．

［2］武漢華中數控股份有限公司．HNC－8數控裝置連接說明書［Z］．武漢:華中數控股份有限公司，2011．

［3］武漢華中數控股份有限公司．華中8型數控系統軟件PLC編程說明書［Z］．武漢:華中數控股份有限公司，2011．