FANUC 0MD數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用——以XK714數(shù)控銑床為例

李勇明 LI Yong-ming；王琖 WANG Zhan

（西安黃河機電有限公司，西安 710043）

（Xi'an Huanghe Electrical Co.，Ltd.，Xi'an 710043，China）

0 引言

FANUC數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各模塊高度集成，性能穩(wěn)定，具有健全的自檢、監(jiān)控、保護和報警便于維修，用戶功能強大操作容易，對于電壓、溫度等環(huán)境要求不是特別高，適應(yīng)性很強。鑒于這些特點，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)得以大量的使用。FANUC數(shù)控系統(tǒng)各系列總體結(jié)構(gòu)非常相似，具有基本統(tǒng)一的操作界面，本文以XK714數(shù)控銑床為例，就應(yīng)用廣泛的FANUC 0MD控制系統(tǒng)的構(gòu)成、各模塊功能以及接口信號含義作一介紹。

XK714系列數(shù)控銑床是一種中小規(guī)格，高效通用自動化機床，機床配備FANUC 0MD數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)，可以控制三個坐標(biāo)軸的聯(lián)動加工和主軸的旋轉(zhuǎn)、定位。其控制系統(tǒng)主要由控制單元、α系列主軸和進給伺服單元以及與之配套的交流主軸伺服電機和交流伺服進給電機、CRT顯示器、系統(tǒng)操作面板、機床操作面板、電池、手搖脈沖發(fā)生器等部件組成，控制系統(tǒng)連接框圖如圖1。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1 控制單元

控制單元包括主印刷電路板、AI型CNC電源模塊、軸控制板、I/O C7接口板、存儲器板。

①AI型CNC電源模塊提供 5V，±15V，24V，+24E直流電源，5V，±15V，24V，+24E通過CP12插座向主印刷板供電，24V直流電通過CP15端輸出至CRT。當(dāng)機床上電后，通過控制變壓器副邊由CP1端輸入交流200V電源，由CP3端口輸入CNC啟動、停止信號，CP2端輸出交流200V控制伺服電源模塊PSM的供電。如圖2，其中K1提供伺服電源模塊PSM的準(zhǔn)備完成信號，KM1為控制PSM的輸入電源的主接觸器。

②軸控制板提供X、Y、Z軸的進給指令，并接收從X、Y、Z軸位置編碼器反饋的位置信號。插座定義為：

進給指令：M184—X軸，M187—Y軸，M194—Z軸。

電機反饋：M185—X軸，M188—Y軸，M195—Z軸。

③I/O C7接口板為PMC提供輸入輸出信號?？ㄉ嫌蠱1，M2，M18，M20四個50芯插座和M19一個20芯插座。

M18，M20—機床操作按鈕開關(guān)等的輸入。

M1—回零開關(guān)、急停、潤滑液面低、空氣壓力等開關(guān)信號的輸入。

M19，M20—機床操作面板指示燈等的輸出。

M2—冷卻泵啟動、刀具放松指令的輸出。

圖2 CNC啟動電路

④存儲器板。存儲器板上有EPROM 27C10245塊，存放數(shù)控系統(tǒng)程序。RAM TC552574塊，存放零件加工程序、機床參數(shù)及刀具參數(shù)，另有二個位置的PMC梯形圖模塊（27C256）。

2 交流伺服系統(tǒng)

該機床采用的是α系列主軸、進給軸伺服系統(tǒng)，配用α系列交流伺服電動機。包括：伺服電源模塊，交流主軸伺服單元，進給軸伺服單元。

①主軸伺服單元。CX1A插座為單相交流220V輸入，CX2A、CX2B插座分別為直流24V的輸入輸出，JX1接口接到負載表，JA7B接口用于接收來自NC的控制信號和傳出主軸的狀態(tài)信號，JY2插座接主軸電動機的編碼器反饋信號，其中PA、PB、RA和RB用作速度反饋信號，OH1和OH2為電動機溫度接點，SS為屏蔽線，TB2端口提供主軸電動機控制電源，而主軸風(fēng)扇電源由外部單獨供給。

②電源模塊：提供主軸伺服單元和進給伺服單元的供電，所用插座作用：CX—為使能信號輸入，由緊?；芈防^電器KA1控制。CX1A—單相交流220V輸入，由伺服變壓器副邊輸入。TB2—從伺服變壓器副邊輸入的三相交流220V電源經(jīng)接觸器KM1常開觸點接入。CX2B—直流24V輸出。CX1B—單相220V輸出。JX1B—與伺服單元的信息傳遞。

③進給伺服單元：本機床采用三軸型進給伺服放大器，TB2端口輸出三組動力電源分別控制X、Y、Z軸伺服電機，插座JV1B、JV2B、JV3B分別接收來自CNC軸控制板上的 M184（X軸），M187（Y軸），M194（Z軸）的指令信號。

3 機床的急停及強電復(fù)位

機床的急?；芈菲鸬奖Ｗo機床的作用，是故障多發(fā)的地方，了解其控制原理十分必要。如圖3，SB24為機床復(fù)位按鈕，當(dāng)機床某個方向的限位開關(guān)被觸發(fā)后，可按下該按鈕，手動模式下操作機床向反方向運行；SB23為緊停按鈕；SQ2、SQ3、SQ4 分別為機床X、Y、Z軸的機械限位；QF4是冷卻泵的空氣開關(guān)；繼電器KA1的常開觸點分別接到PMC的I/O輸入點和PSM的CX4插座上，當(dāng)繼電器KA1失電后，將立即斷開控制伺服電源PSM電源輸入的主接觸器KM1，并在CRT上顯示“準(zhǔn)備不足”報警。

FANUC 0MD系統(tǒng)目前雖然已逐漸被FANUC 0i系統(tǒng)所替代，但是配有該系統(tǒng)的數(shù)控機床仍然在大量的使用著，而且這批機床大多使用年限在5年以上，故障率普遍較高。對整個數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成、各模塊功能以及接口的含義有了深入的了解后，在設(shè)備維修中就能做到有的放矢，取得事半功倍的效果。

圖3 機床緊停及強電復(fù)位電路

[1]李志剛，司慶和，劉倩，步延生，李海瑚，姜淑慧，李丁，孫剛.J1VMC40MA型數(shù)控床身銑床[Z].國家科技成果.

[2]翁強，周俊國，李德育，趙文忠，欒勇，佘雷.XKL714數(shù)控銑床[Z].國家科技成果.

[3]XK715數(shù)控床身銑床[Z].國家科技成果.