摘要：本文介紹了三菱M64數(shù)控系統(tǒng)的性能及其在鉆削中心改造中硬件配置和PLC程序的編程。立式刀庫的換刀程序;重要參數(shù)的設(shè)置及故障排除。

　　某企業(yè)一臺鉆削中心原采用M50數(shù)控系統(tǒng)，發(fā)生故障后無法修復(fù)，筆者采用三菱M64數(shù)控系統(tǒng)為其改造，收到極佳效果。

1 鉆削中心原配置

　　控制器：M50

　　主軸驅(qū)動器:MDS-B-SPJ-75 主軸電機(jī)SJ-P-75

　　X軸驅(qū)動器:MDS-B-SVJ-10 X軸電機(jī)HA80N

　　Y軸驅(qū)動器: MDS-B-SVJ-10 Y軸電機(jī)HA80N

　　Z軸驅(qū)動器: MDS-B-SVJ-20 Z軸電機(jī)HA100N

　　1.1 故障現(xiàn)象

　　（1）機(jī)床上電后,立即顯示X、Z軸已回參考點(diǎn)。

　　（2）在手輪和點(diǎn)動運(yùn)行模式下 ，發(fā)X軸運(yùn)行指令，X軸出現(xiàn)S03 0051—伺服故障報警。

　　（3）Z軸運(yùn)行時抖動。

　　（4）X、Z軸的點(diǎn)動速度和距離與實(shí)際設(shè)定有很大差距。

　　（5）設(shè)定的參數(shù)不能保持。

　　1.2檢查和分析

　　（1）機(jī)床上電后，立即顯示X、Z軸已回參考點(diǎn)。但實(shí)際X、Z軸并未做任何動作。利用I/F診斷畫面檢查，NC內(nèi)部的相應(yīng)接點(diǎn)已經(jīng)接通。

　　這些現(xiàn)象都表明控制器發(fā)生了故障，而M50控制器已屬于退出生產(chǎn)序列的產(chǎn)品。其升級產(chǎn)品是M64AS。因此經(jīng)過權(quán)衡后制定改造方案如下：

　　（2）將原M50控制器更換為M64AS控制器;

　　（3）增加基本I/O DX450一件;

　　（4）更換X軸伺服電機(jī);

　　（5）保留原來的伺服驅(qū)動器-伺服電機(jī);

2 PLC程序編制要點(diǎn)

　　（1）該鉆削中心的Z軸無配重裝置，完全靠伺服電機(jī)報閘將其鎖定，在調(diào)試初期曾經(jīng)發(fā)生傳送PLC程序時，Z軸下滑的現(xiàn)象。通過分析PLC程序，發(fā)現(xiàn)原程序?qū)λ欧姍C(jī)報閘的控制不完善，如果在報閘打開時傳送PLC程序，由于傳送PLC程序時，PLC程序會停止，NC未受到PLC程序控制，伺服系統(tǒng)未處于工作狀態(tài)，而報閘又打開，故Z軸由于自重而下滑，容易造成事故。后采用NC系統(tǒng)本身發(fā)出的“伺服軸準(zhǔn)備完畢信號”控制伺服電機(jī)報閘，在傳送PLC程序時先發(fā)出“急停”信號，再傳送PLC程序。這樣就解決了Z軸下滑的問題。程序如圖1：

　　（2）刀庫及換刀程序：

　　該鉆削中心刀庫為立式刀庫，其換刀工作順序?yàn)椋?/p>

　　Z軸向上運(yùn)動到“刀具夾持器”卡刀位置——-主軸松刀————吹氣（吹出粉塵，鐵屑）————Z軸上升到最高換刀點(diǎn)，吹氣結(jié)束——-刀庫旋轉(zhuǎn)選刀————Z軸下降到“刀具夾持器”卡刀位置——-主軸鎖刀——-Z軸下降到原點(diǎn)。換刀完成。

　　換刀子程序就是按以上順序編制的。

　　換刀程序中與PLC程序有關(guān)最主要的部分是刀庫旋轉(zhuǎn)選刀部分，現(xiàn)詳述如下：

　　（3）就近選刀：所有換刀程序都要求就近選刀。三菱NC中提供了一條專用指令解決刀庫正反轉(zhuǎn)的要求：

　　如圖2，這條指令能控制M700的通斷來決定刀庫就近選刀的方向。即刀庫正反轉(zhuǎn)的方向。

　　（4）以下程序用于處理當(dāng)前刀號（如圖3）

　　經(jīng)過以上程序處理，當(dāng)前刀號被固定存放在R3000之中。而在NC中，已選擇的刀號固定存放在R36中。當(dāng)“當(dāng)前刀號”=“選擇刀號”時，則刀庫停止旋轉(zhuǎn)。

　　（5）立式刀庫的換刀特點(diǎn)

　　立式刀庫的旋轉(zhuǎn)及刀庫定位有其特殊性，立式刀庫的定位必須靠插入定位銷來保證。開始編制PLC程序時的順序是：

　　（6）用刀號相等條件切斷刀庫正反轉(zhuǎn)輸出信號;同時用刀號相等條件發(fā)出插入定位銷指令;

　　（7）用定位銷插入完成信號來判斷刀庫定位完成。

　　但在調(diào)試過程中，出現(xiàn)刀庫旋轉(zhuǎn)定位時準(zhǔn)時不準(zhǔn)的情況，不準(zhǔn)的情況下，即使發(fā)出了定位銷插入指令，而且定位銷也做了插入動作，刀庫也仍然定位不準(zhǔn)。問題出在那里呢?

　　經(jīng)過仔細(xì)分析刀庫機(jī)械結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)即使定位銷做了插入動作，但如果沒有插入刀庫電機(jī)軸所帶的滑盤定位槽內(nèi)，仍然不能完成定位。而如果切斷了刀庫旋轉(zhuǎn)信號后再發(fā)定位銷插入指令。刀庫靠慣性運(yùn)動，定位銷在滑盤上移動，這樣定位銷就不一定能滑入滑盤定位槽內(nèi)，結(jié)果就出現(xiàn)定位時準(zhǔn)時不準(zhǔn)的情況。因此修改PLC程序：

　　（8）用刀號相等條件發(fā)出插入定位銷指令;

　　（9）用定位銷插入完成信號切斷刀庫正反轉(zhuǎn)輸出信號;

　　（10）用定位銷插入完成信號來判斷刀庫定位完成。

　　同時又重新正確安裝了“定位銷插入完成”的檢測開關(guān)，經(jīng)過以上處理，刀庫能準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)定位。

3 參數(shù)的設(shè)置及故障排除

　　3.1 故障的排出

　　（1）故障1：X軸電機(jī)在停止后，仍然抖動。觀察“伺服監(jiān)視”畫面，其位置數(shù)據(jù)也來回幅度較大的跳動。

　　調(diào)整#2205（速度環(huán)增益）：略有改善但無法消除。

　　更換伺服驅(qū)動器后，故障仍然未消除。判斷是電機(jī)編碼器問題，更換編碼器后故障消除。

　　（2）故障2：X軸電機(jī)在開機(jī)上電后，伺服電機(jī)電流不斷上升，直至出現(xiàn)過載報警。

　　判斷：電機(jī)參數(shù)不對;外部安裝預(yù)緊力過大;

　　處置：將電機(jī)拆下重裝后，故障消除。

　　（3）故障3 z軸電機(jī)在制動過程中，出現(xiàn)S030051過載報警 。

　　延長加減速時間后仍然不能消除該現(xiàn)象。

　　判斷：制動電阻失效;或參數(shù)設(shè)置錯誤;

　　處置：檢查#2236（再生電阻類型） 參數(shù)，該參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，修改后，故障消除。

　　3.2 重要參數(shù)的設(shè)置

　　（1）#2225 伺服電機(jī)型號

　　即使電機(jī)相同，該參數(shù)隨控制器和伺服驅(qū)動器的型號而異。如果該參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，則會出現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行時抖動的現(xiàn)象。

　　（2）#2219 #2220 編碼器分辯率

　　如果電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行距離和顯示屏上的顯示數(shù)據(jù)存在著成倍數(shù)的誤差，則應(yīng)該檢查該參數(shù)。

　　（3）#2205 （速度環(huán)增益）：該參數(shù)一般應(yīng)該設(shè)置在150以上。否則難以保證加工精度和光潔度，但在這臺設(shè)備上本參數(shù)設(shè)置到60以上則出現(xiàn)振動，判斷是與機(jī)床共振有關(guān)。將參數(shù)#2238（共振頻率）設(shè)置=300后，即可將#2205（速度環(huán)增益）該設(shè)置到150以上而不出現(xiàn)振動。

　　3.3 精度

　　該機(jī)在運(yùn)行一周后，用激光干涉儀檢測精度，經(jīng)過用#4000系列的參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償后，精度達(dá)到0.0001毫米，滿足了用戶的要求。