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卧式加工中心MCFHD80A控制系统的设计

时间:2010/5/12 16:12:40     企业:   【字体:↑大 ↓小

    

本文主要介绍对mcfhd80a卧式加工中心进行数控改造的过程。

    mcfhd80a卧式加工中心系东风车桥公司生产减速器壳体的数控机床。该机床90年代初从捷克进口,原控制系统为西门子820m数控系统,由于系统老化,运行不稳定,故障频繁,因此提出数控改造。

一、数控系统硬件配置

  机床的数控改造采用fanuc-0i-mc数控系统+αi系列交流数字伺服的控制方案,其硬件配置如图1所示。

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图1 硬件配置图

  mcfhd80a加工中心除三个基本几何轴外,还有一回转工作台也是采用伺服驱动。因此伺服轴共有4个轴,分别是x、y、z、b。其中x,y,z三个基本轴均采用光栅尺直接检测工作台的位移量,构成全闭环控制。

  其刀库为液压驱动的链式刀库,可容纳60把刀,刀具交换采用机械换刀。

    控制系统硬件的主要组成

  基本控制单元(2槽):规格为a02b-0309-b502;
  主板:规格为a02b-0309-h102。它内含可编程机床控制器pmc-sb7;
  cpu板(32m dram/486):规格为a02b-0309-h006;
  8.4寸彩色lcd/mdi装置(水平):规格为a02b-0309-h124#m;
  i/o单元:规格为a02b-0309-c001。输入/输出点数为96/64点;
  操作面板用i/o模块:规格为a02b-2002-0520。输入/输出点数为48/32点,具有手摇脉冲发生器接口;
  便携式手摇脉冲发生器:规格为a860-0203-t012;
  位置编码器:规格为a860-0309-t302。10000rpm,1024脉冲/转。

    进给伺服电机

  比照原机床进给伺服电机额定扭矩选择新伺服电机。x轴、y轴和z轴都选用电机a40/3000i with fan,额定扭矩53n.m。其中y轴电机带抱闸,以防止机床停电时主轴箱垂直下滑;

  由于受安装位置的限制,b轴电机无法比照原电机规格进行选择。现具体说明如下:
  在原控制系统中,b轴伺服电机的型号为1ft5076-0ac71,堵转转矩22nm。对应fanuc伺服电机的型号为α22/3000i。但是α22 /3000i的法兰尺寸比1ft5076-0ac71电机法兰尺寸大。而机床现有结构决定了新电机的法兰尺寸不能大于142×142。因此,b轴电机不能选α22/3000i。不仅α22/3000i不能选,α12/3000i也不能选。α12/3000i的法兰尺寸也是174×174。最终只好采用α8 /3000i电机驱动工作台回转;

  主轴伺服电机:比照原机床主轴电机功率选择新电机。选用电机a22/7000i;

  伺服放大器:b轴伺服放大器选用svm1-40i。x轴、y轴和z轴的伺服放大器均选用svm1-160i;

  主轴放大器:规格为spm-26i;

  电源模块:根据已经选好的主轴电动机和伺服电动机,计算出电源模块的额定输出容量,电源模块的最大输出容量,电源模块的峰值输出容量,应选用的电源模块为psm-55i;

  光栅接口板:规格为a02b-0236-c205;

  光栅尺:x、y、z轴配有光栅构成全闭环控制。光栅尺型号为海德汉ls106。该光栅尺输出11μa正弦波信号;

  光栅尺信号转换电路:将ls106输出的11μa正弦波信号转换为ttl方波信号。

二、总线设置

    1. i/o总线的设置

  各模块的安装位置由组号,基座号,插槽号和模块名称表示,因此可由这些数据和输入/输出地址明确各模块的地址。各模块所占用的di/do点数(字节数)存储在编程器中,因此仅需指定各模块的首字节地址,其余字节的地址由编程器自动指定。

  由于0i-c本身不带有内置i/o板,连接外围设备,必须通过i/o模块扩展。i/o link插口挂接了两组从属单元:操作面板i/o模块和i/o单元,手轮连接在i/o单元上。使用了两组从属单元,如图2所示。

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图2 i/o link连接图

  两组从属单元的i/o地址可设置如下:

  操作面板i/o模块的i/o地址输入从x0开始,0.0.1./6;输出从y0开始,0.0.1./4。i/o单元的i/o地址输入从x006开始,1.0.1. oc02i;输出从y004开始,1.0.1./8。图3即为i/o设定画面。


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