目前,国内使用的数控加工设备,无论是加工,还是教学,每台设备只配备了一种数控系统,而在一台上配置一种数控系统, 完全满足不了教学需要,为了到达教学目的,只好购买两台配备不 同数控系统的来弥补教学中的缺陷 。即使这样,购买两台机床不仅成本增加,而且满足不了两种系统在同一机床上进行直观对比的要求 。采用双系统就是在一台机床上配备不同类型的两套数控系统,用一台机床到达两台机床的教学效果,大大减少成本开支,同时 通过在同一机床上直观比较国产数控系统与进口的数控系统在性能、功能等方面的差异,到达教学目的 。[1]
1 设计思路
实现基于双系统的XHK716改造,本课题研究的具体思路是:在XHK716上实现FANUC-0I-MATE-MD和华中HNC-210B两种数控系统在同一台设备上的切换;外部输入、输出信号的兼容;在两种数控系统公用的模拟主轴上如何实现刚性攻丝功能;两种数控系统同时工作时相互之间的互锁等功能 。最终实现两种不同数控系统的教学与生产的双重功效,并且可使两种数控系统同时工作,其中一种用于加工,一种用于教学 。[2-3]
2 项目设计
2.1 两种系统的切换
双系统采用进口的FANUC-0I-MATE-MD和华中HNC-210B系统,其中系统、三轴伺服驱动、三轴伺服电机不共用 。控制器件及主轴部分全部共用,包括共用一个GM7登奇主轴电机和HSV-18S主轴驱动器 。共用的主轴驱动采用模拟信号控制,FANUC系统的主轴转速模拟信号通过XS40端口经转接板输出到主轴驱动器的XS4端口,主轴电机的编码器反馈信号则通过转接板反馈到系统的XS41端口 。华中系统的主轴转速模拟信号通过XS91端口经转接板输出到主轴驱动器的XS4端口,主轴电机的编码器反馈信号则通过转接板反馈到系统的XS9端口 。
图1 双系统系统连接图
2.2 外部输入、输出信号的兼容
FANUC系统PLC的I/O开关量输入、输出为PNP型,而华中 HNC-210B开关量输入、输出为NPN型 。为满足外围输入、输出信号通用,选用型号为HIO-3201的输入转接板,将外围的PNP开关量输入信号转换为NPN信号,提供给华中HNC-210B系统的开关量输入,同样选用型号为HIO-3202输出转换板 将华中HNC-210B的
NPN输出信号转换成PNP信号 。使两种系统可兼容同一类型的I/O信号 。
2.3 模拟主轴刚性攻丝功能的实现
FANUC串行伺服主轴是由系统内部信号来实现主轴准确位置控制, 完成刚性攻丝功能 。为提高模拟电压的精度, 巧妙地运用
FANUC系统中T型换挡功能,设置相应的参数和编制对应的PMC 程序,实现精准的刚性攻丝功能 。华中HNC-210B的刚性攻丝,则采用主轴的脉冲量进行位置控制,通过PLC的输出信号接至主轴驱动器XS4的6脚,并设置主轴驱动器控制参数STA-8设为1,来进行位置控制方式与速度控制方式的切换 。
2.4 两种系统之间的互锁
通过采用在电路中设计互锁电路有效地实现互锁,使某一系统投入加工生产后,另一系统与机床的控制信号被完全屏蔽,只作模拟运行,对机床控制没有任何影响,完全满足两种系统之间相互隔离,互不影响 。[3]
3 双系统加工中心系统连接图
如图1所示,是双系统加工中心系统连接框图 。两系统采用独立的进给轴驱动器和轴伺服电机,公用一个主轴驱动器和主轴电机, 外围的I/O通过互锁转换分别进入各自的数控系统对机床进行有效控制,完全满足生产加工、和教学双重功效 。[5]
4 结语
该加工中心设备试制成功后将具有广阔的市场前景,可广泛应用于培训机构教学、生产加工,节约成本开支,操作方便简捷 。特别适用于既 加工、又兼用教学的教育系统和职业技能培训中心 。
