FANUC0i系统在铣床上的数控化改造设计.pdf

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1、·58·维修与改造机械2006年第3期总第33卷FANUC0i系统在铣床上的数控化改造设计周琼，彭永忠（永州职业技术学院，湖南永州425000）摘要：从数控系统的设计、机床运动坐标轴的控制、加工精度控制和教学附加功能的设置等入手，较详细地介绍了FANUC0i系统在铣床上的数控化改造方案和步骤，总结出利用现代数控技术对传统机床的改造原理和方法。关键词：数控系统；改造；设计中图分类号TH122文献标识码B文章编号1006－0316（2006）03－0058－04机械制造业在世界经济发展中，作为基础产业性，设计中大量采用模块

2、化结构，具有很强的抵抗具有重要的地位。我国是一个发展中国家，由于长恶劣环境影响的能力，并有完善的保护措施，功能期自身机制的不适应性，经济实力过低、技术落后、全，应用范围广。便于学生走入社会后，能较快地设备陈旧，极大地制约着国民经济的发展。要振兴适应工作的需要。民族工业，必须发展机床制造业。除了积极引进世界先进技术与设备，就现有的机床进行数控化改造2数控机床控制系统设计是一条捷径，不但可节约成本，还可以缩短设备购数控系统一般由微机系统、通信设备、输入/输置时间。本文对我院的机床数控化改造进行总结和出设备、可编程控制器、主轴驱动

3、、进给驱动及位分析，为机床改造提供操作依据。置检测器等组成，相互之间的联系如图1所示：1改造方案的确定可编程控制器机床电气控制输入/输出设备NC模块主轴驱动装置主轴电动机1.1技术可行性分析通信设备进给轴驱动装置进给伺服电动机本次改造的机床型号为X52A立式铣床，通过位置检测对被改造机床的结构、性能、精度等进行全面分析，图1数控系统的基本组成该机床的基础部件和结构件完好。现要将其主轴升2.1伺服及I/O单元降和工作台的X、Y轴的进给运动改为数控系统控制，实现三轴同步驱动。改造设计思路如下：根据该机床的结构特点，决定三轴均选用

4、（1）保留原机床主轴运动系统，改装伺服电机；FANUC交流伺服电机βi系列，型号为β12/3000is。（2）保留机床工作台X、Y轴进给系统，将滑该电机具有输出扭矩大、动态相应快和定位精度高动丝杆副换为滚珠丝杆副，并改装减速齿轮箱、减等特点，完全满足本机的精度要求。主要性能指标速齿轮、伺服电机，增加检测装置；如下：（3）主轴升降垂直进给运动：拆去锥齿轮副及额定转速：3000r/min丝杆副，更换成滚珠丝杆副，设计并安装减速箱，额定输出功率：1.8kW将电机安装在减速箱的偏套上。编码器：绝对位置检测方式，分辨率130000p/

5、rev伺服放大器采用于电机配套的Betai系列。1.2数控系统的选择I/O设备选用集电极输出型的基本I/O单元我们通过对数控系统进行　场调研、比较，拟HR341，主要用于机床操作面板及与机床间的输入采用FANUC0i-MA系统，该系统具有较高的可靠输出控制。另外附加一个远程I/ODX110，主要用于———————————————收稿日期：2005－12－05机械2006年第3期总第33卷维修与改造·59·教学功能的“故障模拟设置”的输入输出。伺服及I/O单元连接原理图如图2所示。控制单元控制单元图2电气连接原理图现定位精度和

6、重复定位精度指标严重超标，分别为2.2主轴控制0.035和0.025mm。于是决定启用系统提供的螺距主轴电机采用交流变频控制电机，型号为补偿功能。使用激光干涉仪分别对3个轴进行定位A06B-0854-B1006α，额定功率为5.5kW，最高转检测，检测间距选择40mm，在整个行程范围内，速8000r/min，由变频器进行控制。模拟量由基本记录下所有检测点的误差值，将这些误差值输入至I/O单元的A0端口输出0~10V的直流电压，变频器系统提供的补偿参数中，再进行测量，结果效果非根据输入的电压变化而输出相应的转速。由于模拟常明显

7、。补偿后的定位精度和重复定位精度分别为主轴电机没有编码器，因此在发出转速命令后，系0.015和0.010mm（此精度指标虽不理想，但作为统无法检测到主轴的是否运行。为解决这一问题，改造机床已能满足一般的加工要求）。我们利用变频器上的功能端子，将其通过参数设置成“到达指令频率闭合”状态，并通过PLC检测此3.2开环放大倍数的设置信号，从而实现对电机的运转进行监控。在典型的二阶系统中，阻力系数X=1/2（KT）-1/2，速度稳态误差E（∞）=1/K，其中K为开环放3加工精度的控制大倍数，工程上多称作开环增益。显然，系统的开环放大

8、倍数是影响伺服系统的静态、动态指标的重3.1机械精度的补偿要参数之一。对旧机床改造，除系统升级外，改造者面临的为了不影响加工零件的表面粗糙度和精度，又另一关键问题就是机械精度问题。机械精度恢复的希望阶跃响应不产生振荡，开环放在倍数就要小些，如何，直接关系到改造的整体效果。而一般机床经若从系