基于FANUC的哈亭数控车削车床数控系统改造

　　摘要：介绍了对哈亭数控车削车床数控系统改造的意义，说明了改造时采取的一些技术措施。
　　关键词：哈亭数控车削车床；改造；技术措施
　　0问题的提出
　　本哈亭数控车削车床原为美国哈亭公司制造，其型号为CHNC-Ⅱ,主要规格为Φ203×317，具有一个交流伺服主轴，X/Z二个交流伺服进给轴和一个八工位气动刀架。由于该设备原来存在故障且故障一直未消除，设备长时间工作不正常，后来设备就被闲置，目前设备已不能正常工作。因此，本次改造的重点在于恢复改造设备的电气控制系统，主要是数控系统和伺服驱动系统，使设备恢复数控车削车床功能，达到设计精度，而且应充分应用现有的可靠的、成熟的先进控制技术，替代原来的控制方式。使设备获得新生，操作更容易、可靠性更高、维修更简便。
　　1改造方案的确定
　　a)数控系统选型：使用高性能、高可靠性、国内应用广泛的BEIJING-FANUCSeriesOimate数控系统，替代原有的数控系统。BEIJING-FANUCSeriesOimate具有极高的可靠性，它最大的主要优点就是：
　　(1)伺服控制轴数4轴4联动,可实现4个轴的插补。
　　(2)使用电动机进给伺服电动机使用βi系列。
　　(3)固定加工循环除了上表中的G功能外,还有M和T功能。
　　(4)宏程序与宏执行器用户可通过CNC的宏程序编程软件和宏程序指令库编制自己的固定加工循环,或编制独特的机床操作与显示画面以实现个性化。
　　(5)数据服务器(DataServer)数据服务器是一块板(选用),可直接插入CNC单元上。板上有以太网口,用电缆与以太网上的主控计算机相连。因此,该板可替代上述的以太网口实现与主机的各种信息的传递或生产线的网络控制加工。用存在板上的程序可以直接进行DNC加工,因为这块板是经以太网与主机连接,传输速率为100MBI秒,比用计算机经RS-232C的DNC加工方式要快的多。
　　(6)PCMCIA存储卡此卡(ATA)也插在CNC单元的PCMCIA口上,用此卡备份CNC机床的数据作为维护资料保存。可备份的数据包括CNC的各种参数、梯形图、加工程序、刀补量、螺补量、间补量、宏程序变量等。此卡的容量为16MB。存于卡中的信息(梯形图除外)可以在计算机中用WORD读出。
　　(7)图形显示选择了图形卡时可以进行图形显示。有两种型式的图形显示功能:图形显示和动态图形显示。①图形显示是在机床执行加工程序、走刀过程中描绘刀具的运动轨迹,可在多种坐标系下绘图。当然,利用CNC的机床锁住功能也可使机床不运动而绘出刀具运动轨迹图。②动态图形显示是描绘加工程序的图形,因此机床不用运动。这种图形显示又有两种形式:描绘刀具轨迹和描绘切削过程中加工工件的实体图。动态图形显示同样可在多种坐标系下绘图。图形显示和动态图形显示不能同时使用。
　　(8)操作向导Oi为了帮助操作者编程,在CNC内可装入这一软件。其特点是用图形显示画面帮助编程。有以下功能:
　　①具有多种固定加工循环。有统削循环,也有车削循环。选择出编制的循环后,即在显示器上出现相应的图形与必须的参数项,按图示的引导输入各参数(尺寸与工艺信息)后,按接受键即完成了程序的编制。
　　②具有轮廓编程引导。对于工件的任意轮廓图形,可以在图形菜单的引导下定义点、线和圆弧等元素,完成整个零件的轮廓定义后(绘出零件轮廓图),即可编制出加工程序。编程时,可以进行10个未决段的计算。
　　③可以进行11种辅助计算,帮助轮廓编程。
　　④有G代码和M代码的帮助画面,提示用户G、M代码的格式和意义。
　　b)电气部分改造：将原有的机床电器拆除，重新设计电气部分原理图，保留哈亭车削车床原来交流主轴驱动单元及交流伺服电机，用BEIJING-FANUCOimate数控系统对原主轴进行控制，更换X/Z二个交流伺服进给轴驱动单元及交流伺服电机，形成半闭环控制以达到可靠的控制精度。
　　1）安装新的BEIJING-FANUCOimate数控系统，中文液晶显示屏，全中文提示菜单，梯形图动态显示，手动速度倍率可控制。
　　2）配备FANUC交流伺服驱动及βiFANUC交流伺服电机，形成半闭环控制。
　　3）重新设计、安装车床强电控制逻辑。
　　4）设计、制作各轴交流伺服电机、主轴电机与车床传动链的机械连接件。
　　5）设计、制作车床操作面板。
　　c）程序的编制和调试：由于采用标准的国际ISO代码，使得编程学习容易，根据实际情况定义的M功能加入，使得辅助功能的实现可以在程序运行时灵活变动，适应不同的产品加工并使产品品质得到提高。
　　2改造结果
　　经过方案的论证，程序的设计、电气部分改造、安装、调试，在二个月的时间，我们投入11万元，将一台不能正常工作设备通过数控系统和伺服驱动系统的改造，使设备获得新生，改造后的哈亭数控车削车床所有的技术指标均达到了原有车床的水平，使老设备重获新生，创造了良好的经济效益。
　　参考文献：
　　BEIJING-FANUC说明书