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(kù)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(tái)鉆削中心原采用M50數(shù)控系統(tǒng)，發(fā)生故障后無(wú)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(dòng)器:MDS-B-SPJ-75 主軸電機(jī)SJ-P-75

　　X軸驅(qū)動(dòng)器:MDS-B-SVJ-10 X軸電機(jī)HA80N

　　Y軸驅(qū)動(dòng)器: MDS-B-SVJ-10 Y軸電機(jī)HA80N

　　Z軸驅(qū)動(dòng)器: MDS-B-SVJ-20 Z軸電機(jī)HA100N

　　1.1 故障現(xiàn)象

　?。?）機(jī)床上電后,立即顯示X、Z軸已回參考點(diǎn)。

　?。?）在手輪和點(diǎn)動(dòng)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(bào)警。

　?。?）Z軸運(yùn)行時(shí)抖動(dòng)。

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

　?。?）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(dòng)作。利用I/F診斷畫(huà)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(jí)產(chǎn)品是M64AS。因此經(jīng)過(guò)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;

　?。?）增加基本I/O DX450一件;

　　（4）更換X軸伺服電機(jī);

　?。?）保留原來(lái)的伺服驅(qū)動(dòng)器-伺服電機(jī);

2 PLC程序編制要點(diǎn)

　?。?）該鉆削中心的Z軸無(wú)配重裝置，完全靠伺服電機(jī)報(bào)閘將其鎖定，在調(diào)試初期曾經(jīng)發(fā)生傳送PLC程序時(shí)，Z軸下滑的現(xiàn)象。通過(guò)分析PLC程序，發(fā)現(xiàn)原程序?qū)λ欧姍C(jī)報(bào)閘的控制不完善，如果在報(bào)閘打開(kāi)時(shí)傳送PLC程序，由于傳送PLC程序時(shí)，PLC程序會(huì)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(bào)閘又打開(kāi)，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(hào)”控制伺服電機(jī)報(bào)閘，在傳送PLC程序時(shí)先發(fā)出“急?！毙盘?hào)，再傳送PLC程序。這樣就解決了Z軸下滑的問(wèn)題。程序如圖1：

　?。?）刀庫(kù)及換刀程序：

　　該鉆削中心刀庫(kù)為立式刀庫(kù)，其換刀工作順序?yàn)椋?/p>

　　Z軸向上運(yùn)動(dòng)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(kù)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(kù)旋轉(zhuǎn)選刀部分，現(xiàn)詳述如下：

　?。?）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(zhuān)用指令解決刀庫(kù)正反轉(zhuǎn)的要求：

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

　?。?）以下程序用于處理當(dāng)前刀號(hào)（如圖3）

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

　?。?）立式刀庫(kù)的換刀特點(diǎn)

　　立式刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)及刀庫(kù)定位有其特殊性，立式刀庫(kù)的定位必須靠插入定位銷(xiāo)來(lái)保證。開(kāi)始編制PLC程序時(shí)的順序是：

　?。?）用刀號(hào)相等條件切斷刀庫(kù)正反轉(zhuǎn)輸出信號(hào);同時(shí)用刀號(hào)相等條件發(fā)出插入定位銷(xiāo)指令;

　?。?）用定位銷(xiāo)插入完成信號(hào)來(lái)判斷刀庫(kù)定位完成。

　　但在調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)定位時(shí)準(zhǔn)時(shí)不準(zhǔn)的情況，不準(zhǔn)的情況下，即使發(fā)出了定位銷(xiāo)插入指令，而且定位銷(xiāo)也做了插入動(dòng)作，刀庫(kù)也仍然定位不準(zhǔn)。問(wèn)題出在那里呢?

　　經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析刀庫(kù)機(jī)械結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)即使定位銷(xiāo)做了插入動(dòng)作，但如果沒(méi)有插入刀庫(kù)電機(jī)軸所帶的滑盤(pán)定位槽內(nèi)，仍然不能完成定位。而如果切斷了刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)信號(hào)后再發(fā)定位銷(xiāo)插入指令。刀庫(kù)靠慣性運(yùn)動(dòng)，定位銷(xiāo)在滑盤(pán)上移動(dòng)，這樣定位銷(xiāo)就不一定能滑入滑盤(pán)定位槽內(nèi)，結(jié)果就出現(xiàn)定位時(shí)準(zhǔn)時(shí)不準(zhǔn)的情況。因此修改PLC程序：

　?。?）用刀號(hào)相等條件發(fā)出插入定位銷(xiāo)指令;

　　（9）用定位銷(xiāo)插入完成信號(hào)切斷刀庫(kù)正反轉(zhuǎn)輸出信號(hào);

　?。?0）用定位銷(xiāo)插入完成信號(hào)來(lái)判斷刀庫(kù)定位完成。

　　同時(shí)又重新正確安裝了“定位銷(xiāo)插入完成”的檢測(cè)開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)以上處理，刀庫(kù)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(dòng)。觀察“伺服監(jiān)視”畫(huà)面，其位置數(shù)據(jù)也來(lái)回幅度較大的跳動(dòng)。

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

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

　?。?）故障2：X軸電機(jī)在開(kāi)機(jī)上電后，伺服電機(jī)電流不斷上升，直至出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警。

　　判斷：電機(jī)參數(shù)不對(duì);外部安裝預(yù)緊力過(guò)大;

　　處置：將電機(jī)拆下重裝后，故障消除。

　?。?）故障3 z軸電機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中，出現(xiàn)S030051過(guò)載報(bào)警 。

　　延長(zhǎng)加減速時(shí)間后仍然不能消除該現(xiàn)象。

　　判斷：制動(dòng)電阻失效;或參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤;

　　處置：檢查#2236（再生電阻類(lèi)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(hào)

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

　?。?）#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(tái)設(shè)備上本參數(shù)設(shè)置到60以上則出現(xiàn)振動(dòng)，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(dòng)。

　　3.3 精度

　　該機(jī)在運(yùn)行一周后，用激光干涉儀檢測(cè)精度，經(jīng)過(guò)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。