2017年5月23日

GNC61数控系统在立式加工中心的应用

1机床设计方案1.1机床情况简介该机床有X、F、Z这3个进给轴，1个主轴，1个容量为12把刀的刀库，进给轴采用G0NA交流伺服电动机驱动，主轴采用超同步异步伺服电动机，具体设计指标见表1。表1 A/F/Z轴行程/mm 510/300/300 主轴鼻端至工作台面/mm 175/475 主轴转速/(r/min) 0 ~8 _ 刀库储刀/支 12 可用******刀具直径/mm 80 ******刀具长度/mm 200 ******刀具量/kg 3 刀具交换方式夹臂式刀具规格 B130 主轴电动机功率/kW 3.7 X/y/Z轴电动机功率/kW 1.5/1. 5/3. 5 工作台面尺寸/mm 600 x 320 工作台******荷重/kg 250 X/F/Z轴快移速度/( m/min) 60 1.2精工系统的选择 GNC61光纤总线开放式高档精工系统集NC、PLC、HMI、机床键盘、系统键盘于一体，系统与伺服之间采用以光纤为介质的GLINK全数字总线方式进行连接,配合模块化伺服驱动结构，实现了安全、可靠、最少化的布线GNC61光纤总线开放式高档精工系统的核心部件——精工系统主控单元,它集成了精工系统和PLC的控制，包括相应的精工软件和PLC控制软件，并带有手轮及测最接口、IO扩展接口、USB、以太网等设备总线接口，通过设备总线接口可实现工厂集成控制。1.3 GNC61精工系统的应用方案 GNC61精工系统在此机床的应用原理图如图1所示。GNC61精工系统具有系统键盘、机床键盘和手轮接口，可通过专用电缆与手轮连接。机床键盘的所有信号（包括按键、主轴倍率、进给轴倍率信号和指示灯信号）均为数字量，通过大连光洋自主知识产权的GUNK协议总线与精工系统主控单元连接。整个机床的逻辑控制部分是由PLC完成的，PLC程序在GNC61精工系统中循环执行，所有的输入/输出fi均通过GL1NK协议传送。模块化光纤总线式驱动器是大连光洋科技工程有限公司推出的新一代交流伺服驱动产品。可以实现高精度、高性能的伺服控制功能。它不仅能控制同步伺服电动机，还能控制三相异步电动机、力矩电动机及直线电动机。采用光纤作为通信介质，具有适应能力强，不怕外界强电磁场和强电场的干扰等优点。采用共直流母线技术，集中供电，电动机轴之间的能量共享、降低用户用电成本l集成可编程PIX功能，可用于机床电气控制，代替了外置独立的PLC模块，大大减少了机床内部连线:1.4系统配置清单根据机床的设计要求,经过详细的计算选型，主要的电气元件清单如表2所示。表2 序号项目规格型号数量 1 精工系统 GNC61 1 2 X轴伺服电动机 irr6064-6AF7l4XG0 1 3 F轴伺服电动机 im〇64-6Ah7MXGO 1 4 Z轴伺服电动机 nT6084-8AF714XH0 1 5 S轴主轴电动机 CTB43ly7ZGA15-HF5G 1 6 A’轴伺服驱动器 GDU025BMAF 1 7 K轴伺服驱动器 GDU025BMAF 1 8 Z轴伺服驱动器 GDU050BMAF 1 9 S轴伺服驱动器 GDU050BMAF 1 10 伺服电源模块 GPS015BP 1 11 滤波器 GDPTO30EC-A 1 12 电抗器 ACK4-15-A 1 2系统调试机床装配完毕后,进人到机床调试环节，主要的调试工作分成以下几部分：2.1系统连接正确的连接是系统调试顺利进行的基础。系统的连接包括系统各部件的连接（如个人计算机、牛耳排线、24 V直流稳压电源、手轮）、光纤总线的连接、驱动系统和伺服电动机连接等。GNC61是基于GLINK总线的精工系统。输人输出信号是通过GUNK传送的，位置调节（速度给定和位置反馈信号）也是通过 GL1NK完成的，因而GUNK的正确连接非常重要。2.2系统上电在确定系统的连接和供电部分没有错误后，将三相交流电接人电源模块，合上系统的主电源开关， GNC61精工系统以及驱动器均通电。其中，GNC61主控单元为24 V直流供电，伺服电源模块为3相380 V 供电。第一次通电后要检测GNC61、何服电源及驱动器状态是否正常。若GNC61进人系统界面有报警显示，则要根据报警信息确定报警原因后再进行系统调试。2.3 PLC调试PLC程序在精工机床系统中起着关键的作用，数控机床正常的运转需要PLC程序的参与,PLC通过伺服上的I/O 口及系统内部的子程序和程序接口向系统发出执行动作命令，启动精工机床。在GNC61系统中，用户无需自我搭建PLC应用程序，在调试精工机床之前，PLC程序已编写完成，根据机床运行的状态不断修改PLC程序，完成精工机床的PLC程序调试及数控机床的调试。在精工机床调试过程中，GNC61系统中通过GPL- CIDE-2软件来编写及修改PLC控制程序。同时GPL- CIDE-2软件提供了应用于PLC的子程序库，可视化界面编译等模块，精工机床调试者可根据自己的需要调用模块中程序，编写相对应的精工机床程序。由于 ZK600精工机床为三轴立式精工机床，故其PLC程序相对不是很复杂，动作执行功能块较少。主要包括急停功能块(SyEmergenc)、复位功能块（SyReset)、主轴功能块（Axis - Rotate)、手轮功能块（Axis-HandWhl)、机床冷却模块（Cooling )、机床润滑模块（Lubricate )、刀库模块（TOOL)、MST模块（MST_C〇〇l)、键盘模块 (Key-Board)和其他模块（比如机床限位模块，机床照明及警示灯模块）等模块。针对精工系统上各按键的功能实现,主要是编写在PLC键盘模块子程序中；机床NC编程中使用到的MST代码编写在MST模块子程序中;精工机床中各输人输出信号编写在各对应的功能块子程序中。ZK600立式加工中心PLC程序编写完成之后，将其文件拷人GNC61精工系统中，然后通过编程软件 GPLCIDE-2加载到精工系统中，实现机床的操作。加载程序完成后，运用软件中的调试模式对PLC程序进行调试。2.4驱动器调试驱动器作为精工机床中一个重要的驱动部件，其性能的好坏直接关系着电动机是否能够正常的运转。调试驱动器需要使用光洋自主研发的驱动器调试软件。进人界面后，点击调试选项，输人驱动器相关参数，通过驱动器调试软件旋转电动机，调整驱动器及电动机相关参数，完成驱动器调试。1. 5 NC调试在PLC调试及驱动器调试完成后，进人到系统调试界面中，首先要对系统上基本的精工机床参数进行对应的设定及配置。如:精工机床总线参数配置，各轴状态配置，各轴位置环参数配置，各轴电动机性能配置，各轴运动性能配置，回参考点配置，坐标系的配置，软限位参数设定等。然后点击GNC61系统调试，进入调试界面，根据系统上绘制各监视参数曲线及各轴运动状态，调整相对应的参数设定值，完成对精工机床状态的调试。待调试完成后，精工机床进人到******的运行状态。2.6刀库调试GNC61精工系统通过M代码及T代码来实现数控机床的换刀过程。实现的代码为M06TXX,字母T 后面为需要换的刀号。在调试刀库之前，需要向精工系统刀库文件中输人本机床上使用的刀具信息（如刀具类型，刀具号，刀座号），系统会将根据设定输人的刀具信息以及PLC程序传输的刀具信息进行相应的换刀动作。在GNC61精工系统中，用户可采用二种方式进行换刀操作，一种为手动方式，一种为自动方式。但是在进行换刀之前，用户必须要对刀库进行回零动作，将刀库上当前的刀位移植到1号刀位上方可进行相应的操作。由于ZK600立式加工中心采用12把刀位的机械性刀库，故在每次换刀的时候系统会根据当前的Z轴位置判断是否能进行换刀操作，如果不能进行换刀动作，用户需根据系统提示将Z轴移动到可换刀的位置上。待用户移到换刀点后，点击系统界面上的MDI按键，输人M06TXX，再点击执行当前行段，精工机床便自动进行相对应的换刀动作。自动换刀完成后，用户可通过精工系统键盘上制定的换刀按键进行手动换刀。在精工系统上通过按键 K1、K2、K3这3个按键进行相应的换刀动作。在调试刀库的时候,要注意精工机床实际运行的距离和PLC程序中设定的距离是否一致，如发现各轴运行位置异常，需及时调整各轴位置或PLC上设定的程序，以便进行相应的换刀动作。3结语该机床经过调试完全达到了设计指标，半年来运行情况良好，加工性能稳定。是大连光洋科技工程有限公司GNC61精工系统在立式加工中心的一次成功应用。再次证明了大连光洋科技工程有限公司具备了从系统的角度去规划、设计、分析、优化各种高档精工机床的能力。本文由海天精工整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！

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