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目前,國內(nèi)使用的數(shù)控加工設(shè)備,無論是加工,還是教學(xué),每臺(tái)設(shè)備只配備了一種數(shù)控系統(tǒng),而在一臺(tái)機(jī)床上配置一種數(shù)控系統(tǒng), 完全滿足不了教學(xué)需要,為了到達(dá)教學(xué)目的,只好購買兩臺(tái)配備不同數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床來彌補(bǔ)教學(xué)中的缺陷。即使這樣,購買兩臺(tái)機(jī)床不僅成本增加,而且滿足不了兩種系統(tǒng)在同一機(jī)床上進(jìn)行直觀對比的要求。采用雙系統(tǒng)就是在一臺(tái)機(jī)床上配備不同類型的兩套數(shù)控系統(tǒng),用一臺(tái)機(jī)床到達(dá)兩臺(tái)機(jī)床的教學(xué)效果,大大減少成本開支,同時(shí) 通過在同一機(jī)床上直觀比較國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)口的數(shù)控系統(tǒng)在性能、功能等方面的差異,到達(dá)教學(xué)目的。[1]
1 設(shè)計(jì)思路
實(shí)現(xiàn)基于雙系統(tǒng)的XHK716加工中心改造,本課題研究的具體思路是:在XHK716加工中心上實(shí)現(xiàn)FANUC-0I-MATE-MD和華中HNC-210B兩種數(shù)控系統(tǒng)在同一臺(tái)設(shè)備上的切換;外部輸入、輸出信號(hào)的兼容;在兩種數(shù)控系統(tǒng)公用的模擬主軸上如何實(shí)現(xiàn)剛性攻絲功能;兩種數(shù)控系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)相互之間的互鎖等功能。最終實(shí)現(xiàn)兩種不同數(shù)控系統(tǒng)的教學(xué)與生產(chǎn)的雙重功效,并且可使兩種數(shù)控系統(tǒng)同時(shí)工作,其中一種用于加工,一種用于教學(xué)。[2-3]
2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)
2.1 兩種系統(tǒng)的切換
雙系統(tǒng)采用進(jìn)口的FANUC-0I-MATE-MD和華中HNC-210B系統(tǒng),其中系統(tǒng)、三軸伺服驅(qū)動(dòng)、三軸伺服電機(jī)不共用。控制器件及主軸部分全部共用,包括共用一個(gè)GM7登奇主軸電機(jī)和HSV-18S主軸驅(qū)動(dòng)器。共用的主軸驅(qū)動(dòng)采用模擬信號(hào)控制,FANUC系統(tǒng)的主軸轉(zhuǎn)速模擬信號(hào)通過XS40端口經(jīng)轉(zhuǎn)接板輸出到主軸驅(qū)動(dòng)器的XS4端口,主軸電機(jī)的編碼器反饋信號(hào)則通過轉(zhuǎn)接板反饋到系統(tǒng)的XS41端口。華中系統(tǒng)的主軸轉(zhuǎn)速模擬信號(hào)通過XS91端口經(jīng)轉(zhuǎn)接板輸出到主軸驅(qū)動(dòng)器的XS4端口,主軸電機(jī)的編碼器反饋信號(hào)則通過轉(zhuǎn)接板反饋到系統(tǒng)的XS9端口。
圖片.png

圖1 雙系統(tǒng)加工中心系統(tǒng)連接圖
2.2   外部輸入、輸出信號(hào)的兼容
FANUC系統(tǒng)PLC的I/O開關(guān)量輸入、輸出為PNP型,而華中 HNC-210B開關(guān)量輸入、輸出為NPN型。為滿足外圍輸入、輸出信號(hào)通用,選用型號(hào)為HIO-3201的輸入轉(zhuǎn)接板,將外圍的PNP開關(guān)量輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為NPN信號(hào),提供給華中HNC-210B系統(tǒng)的開關(guān)量輸入,同樣選用型號(hào)為HIO-3202輸出轉(zhuǎn)換板將華中HNC-210B的NPN輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成PNP信號(hào)。使兩種系統(tǒng)可兼容同一類型的I/O信號(hào)。
2.3   模擬主軸剛性攻絲功能的實(shí)現(xiàn)
FANUC串行伺服主軸是由系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)來實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)確位置控制, 完成剛性攻絲功能。為提高模擬電壓的精度, 巧妙地運(yùn)用
FANUC系統(tǒng)中T型換擋功能,設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)和編制對應(yīng)的PMC 程序,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的剛性攻絲功能。華中HNC-210B的剛性攻絲,則采用主軸的脈沖量進(jìn)行位置控制,通過PLC的輸出信號(hào)接至主軸驅(qū)動(dòng)器XS4的6腳,并設(shè)置主軸驅(qū)動(dòng)器控制參數(shù)STA-8設(shè)為1,來進(jìn)行位置控制方式與速度控制方式的切換。
2.4   兩種系統(tǒng)之間的互鎖
通過采用在電路中設(shè)計(jì)互鎖電路有效地實(shí)現(xiàn)互鎖,使某一系統(tǒng)投入加工生產(chǎn)后,另一系統(tǒng)與機(jī)床的控制信號(hào)被完全屏蔽,只作模擬運(yùn)行,對機(jī)床控制沒有任何影響,完全滿足兩種系統(tǒng)之間相互隔離,互不影響。[3]
3   雙系統(tǒng)加工中心系統(tǒng)連接圖
如圖1所示,是雙系統(tǒng)加工中心系統(tǒng)連接框圖。兩系統(tǒng)采用獨(dú)立的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)器和軸伺服電機(jī),公用一個(gè)主軸驅(qū)動(dòng)器和主軸電機(jī), 外圍的I/O通過互鎖轉(zhuǎn)換分別進(jìn)入各自的數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床進(jìn)行有效控制,完全滿足生產(chǎn)加工、和教學(xué)雙重功效。[5]
4   結(jié)語
該加工中心設(shè)備試制成功后將具有廣闊的市場前景,可廣泛應(yīng)用于培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教學(xué)、生產(chǎn)加工,節(jié)約成本開支,操作方便簡捷。特別適用于既加工、又兼用教學(xué)的教育系統(tǒng)和職業(yè)技能培訓(xùn)中心。

雙系統(tǒng)的XHK716 加工中心改造

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