5RCK-MF磨床数控系统的改造及其应用
[摘要] 本文简述FANUC-0i系统的基本接口和PMC程序的编制,通过设置系统参数和机床的PLC程序与MARPOSS测量装置组成新的磨削控制系统,并且介绍了如何把它应用到日本日平曲轴连杆颈磨床中，实现磨削工艺要求。
[关键词] PMC PLC MARPOSS CNC 补偿
[Abstract] This article describes basic interfaces and function of FANUC-0i system and PMC/PLC programe .It also introduces how CNC/PMC/PLC apply to the grinding maching for crakshaft conrod meet demands for manufacturing process .
[Keyword] PMC PLC MARPOSS CNC compensation
一、序言
我公司曲轴连杆颈用日本5RCK磨床加工，数控系统采用的是晶体管集成电路控制，由于使用时间较长，电子元器件老化，机床运行控制很不稳定，信号传输经常受到干扰，在磨削过程中很难满足尺寸精度的要求。本人利用FANUC-0i系统对其磨削控制系统进行改造，并且实现整个磨削过程的自动控制。
二、磨削控制过程
1，磨削过程原理
曲轴连杆颈的磨削分三个过程，即粗磨→精磨→光磨。循环启动时，砂轮快速前进，快进由机床的外置PLC控制，砂轮架在油缸的推动下快速前进，当压上工进开关时转换为工进，由工进开关把信号发送给PMC，当NC收到PMC传送的启动信号时，砂轮在程序控制中开始磨削，磨削三个过程的进给速度是不一样的，每一个过程转换之前的尺寸是事先给MARPOSS设定好的数据为基准，在磨削的同时MARPOSS外圆测量头卡在被加工位置，所以尺寸的精度是同步监控，当MARPOSS测量头测到数据与事先设定的数据一致时发出一个信号给PMC，有PMC给CNC控制系统发出指令信号，从而实现三个磨削过程的尺寸控制。基本过程示意如图1：
2，系统构成及特点
该控制系统主要由FANUC-0I数控装置及MITSUBISHI（AS1） PLC
和MITSUBISHI（ ）PLC共同组成，FANUC数控系统主要完成砂轮在磨削时的进给控制，由它与外围PLC完成磨削的辅助动作，比如砂轮修整等；（AS1） PLC 主要是执行机床的外围控制，如油泵、水泵，工件的夹紧、松开、工作台的移动等；（ ）PLC是执行砂轮的修整动作，它的修整信号来自于NC。综合上述，FANUC数控装置和两个PLC组成了机床的主要控制系统，利用FANUC-0I数控的稳定性和使用的灵活性以及三菱PLC的实用性和方便性，在该机床中可以方便地实现曲轴的磨削全过程。它的特点是通讯连接简单，在程序的编写和调试中容易实现信号的转接，特别是尺寸的同步鉴控有效地保证了加工精度要求，信号传输过程很大程度上避免了外界环境的干扰，使磨削过程得到精确的转换。在磨削过程中如果跳转信号没有及时传送，零件的磨削尺寸可以通过FANUC数控系统编写的加工程序来实现，安全也得到了保证。
3，程序编制流程
在本机床中，利用FANUC数控系统取代原先的数字控制装置，磨削的过程控制主要采用了FANUC 的PMC程序，充分利用CNC与PMC之间的接口信号，PMC控制的磨削过程，其顺序程序的编制流程如图2所示。
4，接口信号的编制
对于新系统，首先是要通过CRT/MDI编制接口信号，在编写前，最好要对系统参数进行一次清零，清零时一定确认有FANUC系统出厂时的系统参数，即R9000以后的参数。清完后将R9000以后的参数输入，断电重启即可完成系统初始化。
（1）地址分配
地址用来区分信号，不同的地址分别对应机床侧的输入、输出信号、CNC侧的输入、输出信号、内部继电器、计数器、保持型继电器和数据表。每个地址由地址号（对应8个信号）和位号（0到7）组成。表明信号名称和地址关系的信号表在编制顺序程序是可用CRT/MDI上的键或计算机键盘上的键输入到PMC中。
在编制PMC顺序时所需的几种类型的地址如图3所示。
本文采用操作面板联接单元I/O卡，因此在地址分配时将地址X0指定为模块OC01I的首地址，其余的3个字节自动被指定，具体操作步骤如下：
设定后如图4示：
（2）基本接口信号的编写
FANUC系统给出的PMC信号，CNC信号都赋予特殊的涵义，因此在编写基本接口信号时要弄清楚信号的具体涵义，输入信号给PMC还是CNC，输出信号到PMC还是CNC。例如进给速度倍率是通过倍率盘选择百分比（%）来增加或减少编程进给速度。该特征用于程序检测。例如，当在程序中指定的进给速度为100mm/min时，将倍率设定为50%，使机床以50mm/min的速度移动。进给速度倍率信号是输入信号，PMC中为G12，进给倍率共有8个二进制编码（*FV0－*FV7）信号与以下倍率值相对应：
当所有的信号都为“0”和所有的信号都为“1”时，倍率都被认为是0%，因此，倍率可在0—254%的范围内以1%为单位进行选择。在编制PMC程序时用逻辑乘数据传送指令MOVE，其功能是将逻辑乘数与输入数据进行逻辑乘，将结果输出到指定地址，还可以用来从指定地址中的一个8位信号中排除不需要的位数。所以在编写接口程序时写如图5：
通过写入系统RAM中以后，就实现进给倍率选择功能，其它对应的功能如：MEM模式、EDIT模式、MDI模式等同样需要通过PMC程序来编写，这里不再赘述。
5，控制轴的设定
（1）伺服控制轴的设定
采用数字控制的AC伺服电机具有分辨率为1，000，000脉冲/转的绝对值编码器，本文所用的是单轴控制，给CNC控制的轴命名为X轴，系统参数设定为：1010=1 ；1020=88 ；8130=1。伺服初始化可以通过系统参数设定，也可以在伺服设定画面上设定，需要设定的有：电机ID号、指令倍乘比（CMR）、柔性进给齿轮比（FEED GEAR）、电机旋转方向（DIRECTION SET）、速度脉冲数（VELOCITY PULSE）、位置脉冲数（POSITION PULSE NO）、速度环积分增益、速度环比例增益，
当设定伺服参数后，对其运动的速度加以设定，包括快速运行速度、最大切削进给速度、JOG进给速度、返回参考点速度，完成设定后可以对电机做运行实验。
三，砂轮修整控制
砂轮在磨削加工中类似于刀具，同样有几何偏移和磨损偏移，它的磨损量需要及时修整，在加工中需要及时补偿，本文采用的是步进电机作为砂轮修整进给，整个修整结构示意如图6所示：
图5结构我们看出，砂轮的修整有一个修整架，修整架上有步进电机和金刚滚轮，修整砂轮磨削面时，金刚滚轮高速旋转，由步进电机以设定的速度带动金刚滚轮从左到右（X方向）移动，当走到砂轮边缘时修R角，这时由到位开关（SQ3或SQ4）信号发送给PLC，执行油缸前进（Y方向）动作,同时步进电机以设定的高速运动，从而实现X、Y两轴互动，完成R角的修整，当油缸前进压到SQ5，步进电机运行压到SQ1或SQ2时完成一次修整动作，退回原位压上SQ6，SQ7。这时给PLC发送一个信号，PLC输出给PMC，PMC再给系统信号表明砂轮已经完成一次修整，在加工时进给位置需要补偿，每修一次砂轮，其外径（单边）相应的减少0.018μ，所以进给需要补偿0.018μ，这个参数值可以通过程序输入，系统中选用G10作为数据选定指令，格式如下：
四，加工程序的编写
磨削加工精度要求高,磨削过程的三个步骤要求有不同的进给速度，在磨削同时要求有尺寸跟踪检测，所以三个步骤的转变利用了测量仪器设定好的尺寸范围的极点作为反馈信号，在编写加工程序时三个过程的跳变利用了系统的跳转功能G31，跳转功能用于在程序中不编写加工终点值，而是用来自于机床上的测量仪器的信号指令加工终点，为了安全，在加工程序中还是写入了磨削尺寸终点的理论值，G31指令像G01一样可以指令直线插补。它的主要用途是在G31指令执行时，如果输入外部跳转信号，则中断该指令的执行，转而执行下个程序段。外部信号在的输入在PMC程序的编制时已经设计好，具体见程序梯形图，它的跳转示意如图7：
投诉建议
提交
