12轴淬火机床数控系统的开发应用

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关键词:多轴淬火机床 数控系统 编程

    12轴数控淬火机床的电控系统采用三菱M65CNC为核心,具有控制轴数多,双系统全自动运行,旋转中断,绝对值检测,加工程序编程简单,可靠性高等诸多优点。经客户两年实用,得到较高评价。

    1 工作机械的动作要求

      12轴数控淬火机床的12轴分配如下:第1轴(x)为大拖板移动,第2轴(y)为工件旋转轴,第3轴(A)、4轴(B)、5轴(C)、6轴(D)为4个感应器的前后运动轴,第7轴(U)、8轴(V)、9轴(形)、10轴(z)为4个感应器的上下运动轴,第11轴(日)为上料架轴,第12轴(L)为小拖板移动轴。该工作机械的主要动作要求是:任意2个感应器的前后运动必须同时与工件旋转轴联动。

    2 数控系统的选择

      经过对工作机械控制系统要求的综合考虑,决定选用三菱M65CNC作为其控制系统核心。三菱M65系统具有双系统功能,每一系统最大控制轴数为6轴,双系统可实现12伺服轴控制。把第l轴(x)大拖板移动轴、第2轴(y)工件旋转轴和4个感应器的前后运动轴(3轴,4轴,5轴,6轴)分配到l系统,其余6轴分配到2系统,这样在编制加工程序时,能方便地实现“任意2个感应器的前后运动必须同时与工件旋转轴联动”的工作要求。实际上M65CNC可实现任意4轴联动,要实现12轴的全自动运行,则必须双系统协调运动,三菱M65CNC的双系统等待功能正好满足了这一要求。驱动器采用三菱MDS—R型高增益驱动器,伺服电动机为HF型电动机。

    3 双系统的PLC梯形图编制要点

      具有双系统M65CNC的PLC梯形图编制和单系统的PLC梯形图编制有所不同,其要点如下:

      (1)每一系统都有其单独的模式选择接口(JOG,自动,手轮,回零,MDI,手动定位),编制程序时可用一个选择开关同时选定;

      (2)进给倍率、快进倍率、手动定位数据也需根据每一系统单独设定,但在操作面板上可使用同一开关;

      (3)必须注意,为安全起见,至少在调试阶段在面板上的每一系统的“自动启动”和“自动暂停”开关需分别设置。如果用同一开关,则两个系统中被调用的程序会同时启动,可能造成危险。

    在实际调试过程中,常遇到某些功能不起作用,经检查多数是PLC程序中未驱动2系统的相关功能。

    4 加工程序的编制

      淬火机床具有以下工作特点:

      (1)工件旋转轴在加热时必须均匀旋转,感应器随之联动。当淬火处理完成后,感应器提起,工件旋转轴做定位运动,即工件旋转轴既要做速度控制,又要做定位控制,其转换条件是加热完成信号。

      (2)与工件旋转轴联动的感应器运动是一种往复运动;

      (3)必须为双系统分别编制加工程序,两个系统的运行必须互相等待,构成全自动工作程序。以下是由双系统构成的全自动加工程序。1系统执行的是程序01234,2系统执行的是程序05678。两个程序同时启动,在运行过程中由L标志码协调互相等待运行,从而实现双系统的全自动运行。
     

      

    工件旋转运动与感应器的上下前后运动的联动程序该如何编制呢?本设计中以旋转轴的角度为变量,A轴作正弦曲线运动(感应器的前后运动轴为A轴)编制程序如下:


     

     

      用以上程序运行时,A、C轴可随旋转轴运动。由于当加热结束后,必须用中断信号结束旋转,故用M96和M97设置一个可以进行中断的区域,只有在此区域内中断才可能发生。

      旋转工作子程序P9910是一个无限循环程序,必须采用中断信号跳出该循环,中断信号由PLC程序发出。

      采用程序04567运行,旋转轴运行平稳均匀,三轴能联动运行,能有效地用F指令调节速度,而且中断功能也有效。现已作为标准程序使用。

    5 控制系统的其他特点

      (1)采用绝对值检测系统。为减少故障点和提高工作效率,各轴的原点均设置成绝对值原点。绝对值原点设置完毕后每次上电后即可进入自动运行状态,而且精度更高。

      (2)采用程序跳跃功能。解决了一次上料和二次上料在不同位置上料的问题。

      (3)采用手动定位功能。解决了专机在手动工作状态单键定位,方便工人操作。

    6 调试中遇到的问题

      在基本I/O板上有SRVl和SRV2两插口,通过电缆SH21和驱动器相连接。

      (1)调试时将驱动器轴号依次设为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11,只用SRVl口连接,结果上电后自检未能通过,驱动器的LED上显示故障11。将1系统的6个轴单独上电(在第6轴上插上终端插头),1系统自检完成。

      (2)将1系统的6个轴依次设定为0、1、2、3、4、5;2系统的6个轴依次设定为0、1、2、3、4、5,分别连接于SRVl和SRV2口,仍然是1系统自检完成,2系统自检未能通过,驱动器的LED上显示故障11。

      (3)在SRVl口连接7个轴,轴号依次设定为0、1、2、3、4、5、6;在SRV2口连接5个轴,轴号依次设定为0、1、2、3、4;按此设定和连接,全部自检通过。

      由于三菱M65最大可带14轴,则SRVl,SRV2口每个插口必须接满7轴,而且轴号设定不能超过7。以上的错误都是因为未能满足上述规定而产生的。

    (审核编辑: 智汇张瑜)