CK3263B數控車床電氣化改造

王德林 郭渝萍 蔡丹

【摘要】本文介紹了利用FANUC 0iTD 系統對CK3263B數控車床進行改造的過程，重點分析了FANUC 0iTD系統的特點、各模塊的連接和PMC程序的結構，并對機床數據的配置及調整做了闡述。

【關鍵詞】FANUC 0iTD;數控機床;機床改造

我公司CK3263B臥式數控車床是沈陽機床廠80年代生產的，主要用于軸類、盤類零件的加工。原車床使用FANUC 6系統，機床主要配置如下：FANUC交流主軸，兩個直流伺服軸，8工位轉塔換刀，主軸4換擋位。但是由于使用年限較長，數控系統及電氣元件老化嚴重，系統存儲程序容量小，故障率高，備件購買困難，造成維修困難及停機時間較長，影響工廠生產，決定對其進行電氣化改造。

1.改造方案

該機床機械、液壓部分性能良好，部件磨損較少，能滿足日后加工精度需要，因此只對數控系統及伺服驅動、電氣系統進行改造，原交流主軸驅動及電機保持較好，決定保留繼續使用，原機床加工使用要求：X、Z軸能插補聯動，轉塔自動換刀，系統最小精度單位0.001㎜，重復定位精度達到0.007㎜，PMC具有50個輸入點，32個輸出點，主軸能夠4檔換速。為了保留原機床的延續性，決定采用FANUC 0iTD系統、SVM數字伺服驅動結合交流模擬主軸，PMC編程控制機床外圍動作。

2.FANUC 0iD系統性能

（1）FANUC 0iD系統是日本發那科公司在2008年9月新推出的高性價比數控系統，數字伺服采用HRV3及HRV4，系統新增納米插補等功能，同時具有AICC（高精度輪廓控制），特別適用于高速、高精度、小程序段加工，標準配置以太網卡，8.4in彩色液晶顯示器。

（2）改造所用基本配置：

①CNC硬件：FANUC 0iTD系統，型號A02B-0319-H101，8.4寸液晶顯示器。

②伺服驅動單元（SVM）：AISV 160/160 HRV2/3LEVEL-UP，雙軸驅動。

③I/O單元：型號A02B-0309-C001，可接96個輸入點，64個輸出點。

④數字伺服交流電機：X軸：AiF40/3000直軸AⅡ1000型（6KW）;

Z軸：AiF40/3000直軸帶抱閘AⅡ1000型（6KW）。

⑤驅動電源（PSM）：Aips 11 Level-up，型號A06B-6140-H011。

3.硬件連接

此臺數控車床共有一個交流主軸，兩個伺服軸，一個I/O模塊，CNC系統集成在顯示器后面，系統與驅動電源、伺服模塊、電機連接如圖1所示。CNC與I/O模塊由外部24V電源單元供電，I/O模塊與CNC用I/O LINK總線連接，SVM與CNC通過FSSB光纜連接，控制電機運動，PSM外接三相動力電源，通過直流母線給伺服驅動（SVM）供電。系統的控制電路與機床的急停電路重新設計，更加注重穩定性與安全性。

圖1 系統連接圖

PMC控制器的程序存儲在CNC中，輸入信號來自操作面板、轉塔、伺服驅動、手輪、熱保護開關、行程開關、壓力開關、故障報警信號等，輸出信號控制電磁閥、繼電器、面板的指示燈、伺服系統的使能等。PMC的I/O點分配如表1。

表1 PMC地址分配表

輸入地址 輸入信號 輸出地址 輸出信號

X0.0—X1.7 外圍信號 Y0.0—Y1.7 電磁閥及主軸檔位

X2.0—X2.7 超程信號 Y2.0—Y3.7 機床準備信號

X3.0—X3.7 轉塔位置信號 Y24.0—Y31.7 面板燈輸出

X21.0—X22.7 手輪信號

X24.0—X31.7 面板輸入信號

4.PMC程序設計和機床參數設定

（1）PMC程序設計

為了原機床使用的延續性，改造時保留了原機床的PMC程序設計思想，不改變原廠家的控制邏輯，機床功能有：2個伺服軸聯動，自動冷卻，主軸轉速模擬控制，主軸換擋控制，轉塔換刀，報警信息等。

PMC主程序分level1和level2兩級，level1為高速掃描區，主要編寫回零和超程信號，level2編寫其它PMC模塊，就是上面提到的機床各個功能，可以在編程中分塊編寫，整個PMC程序是利用FANUC LADDER編程軟件完成，用網線傳入系統中并調試。

（2）FANUC 0iD系統參數設定和調整

FANUC系統是功能性很強的系統，參數很多，系統第一次通電時，先做一下參數全清，然后再設置機床運行所需的基本參數，共有如下幾項：

①基本軸設定參數

1001#0直線軸最小移動單位：0公制

1002#1 無擋塊參考點設定：0無效

1004#1最小移動單位：0 IS-B

1006#0 設定直線軸還是旋轉軸：0直線軸

1010 CNC最大控制數2

1020 各軸的編程名稱 ?X Z

1027 ?各軸伺服軸號

1815#1 分離型位置編碼器：0無光柵尺

1410 空運行速度

1424 手動快移速度

②主軸參數設定

3701#1 屏蔽串行主軸 ：1

3701#4 不使用第二串行主軸：0

3741/2/3/4 主軸各檔最高轉速

③其他參數

包括軟限位，運行速度，到位寬度，加減速時間常數，運行/停止時位置誤差，顯示相關參數，這些需要查參數手冊填入就可以了。

以上是FANUC 0iD系統眾多參數的最基本配置，這些參數配置完成后，機床就可以運行了，但是要達到最佳運行狀態，還要利用FANUC軟件，對伺服驅動進行優化，完后需要根據機床實際工作狀態并逐漸修改完善。

5.系統調試

在數控系統及外圍電氣連接完成后，必須先詳細檢查才能送電，要按照資料要求的啟動順序通電。

首先調試急停電路，然后輸入基本機床數據，確定各軸軟限位正常，再調整主軸換檔運轉正常，轉塔自動交換正常，手輪及冷卻液、液壓、潤滑等外圍控制正常。最后對各軸絲杠螺距進行調整和補償，機床長時間試運行無報警，說明可以正常使用。

6.結束語

這臺機床改造后，恢復了機床原有各項功能，精度得到提升，達到車間的使用要求。經過幾個月的生產使用，機床運行可靠，達到預期改造目標，為公司節省了額外購買機床的費用，我們也積累了FANUC電氣改造的經驗。

參考文獻

[1]FANUC 0iD規格說明書.FANUC公司，2012.

[2]FANUC 0iD連接說明書（硬件）.FANUC公司，2012.

[3]FANUC 0iD PMC編程說明書.FANUC公司，2012.

作者簡介：王德林，男，高級工程師，現供職于沈陽黎明航空發動機（集團）公司，從事數控設備的維修改造工作。