摘（zhāi）要： 用FANUC Oi-MD 數控係統對（duì）一（yī）台老舊（jiù）的立式加工中心進行改造。
 
      關（guān）鍵詞： 數控（kòng）係統；立式加工中心；改造

      1 、機床的狀態分析及目（mù）標設定

      一（yī）台（tái）辛辛那提機床公司Sabre1000 三軸立式加工中心購置於1996 年，采用VICKERS ACRAMATIC A2100 數（shù）控係統。經過多年的使（shǐ）用，係統穩定性隨著時間變遷也越來越差，機床經常處於停機待（dài）修狀態，給生產帶來了較大影響。對機床精度進行預檢，發現機床直線軸幾何精度保持較好；機床主軸精（jīng）度喪（sàng）失，噪聲較大，需更換（huàn）機床主軸（zhóu）軸承。基於此，決定對（duì）機床進行改造，以恢複其精（jīng）度和功能。主要內容包括：電（diàn）氣和控製係統（tǒng）全部更（gèng）新（xīn）；更換主軸軸承；增加自動集中潤滑係統。

      2 、機床機械部分的（de）改（gǎi）造

     首先拆卸工作台、十（shí）字滑台、主軸箱，布（bù）置安裝集（jí）中潤滑係統管路。機床的原主軸采用RHP X7014 油霧潤滑（huá）軸（zhóu）承，軸承外圈有一圈環（huán）形油槽，不易買到。機床最高轉速為（wéi）
8000 rpm，查（chá）閱（yuè）軸承（chéng）技術手冊確認，現在（zài）采用脂潤滑軸承自然冷卻的主（zhǔ）軸，最高轉速可達12000rpm，因此使用脂潤滑軸（zhóu）承也能穩定工作於8000 rpm，故選用NSK 公司的7014A5TYNSULP4 免維護脂潤滑軸承更換主軸原軸承，並（bìng）對主軸進行動平衡試驗。然後安裝電機、工（gōng）作台、十字滑台、主軸（zhóu）箱（xiāng）等，裝配過（guò）程中保證機床幾何精（jīng）度達（dá）到或接近出廠精度標準。
 
 
      3 、數控係（xì）統和驅動裝置選用
 

      3.1 選擇數控係統和驅（qū）動裝置的原則首先是“夠用（yòng）”的原則。主要考慮機床（chuáng）是（shì）用於精密加工還是普通加工，機床的聯動軸數是三（sān）軸、四軸還是更多，隻有在這些信息的基礎上才能選擇合適的係統。比如BEIJING FANUC 公司推出的0i-D 係統（tǒng）支持四（sì）軸四聯動，是國內機床廠家（jiā）使用很廣泛的一款數控係統，但該係統（tǒng）還有僅支持三軸三聯動的基本功能版本（běn）0i-Mate-D 可供選擇。其次（cì）是“適用”的原則。主要從（cóng）兩（liǎng）個方麵考慮，一是設計人員是否熟（shú）悉該係統，熟悉的話（huà），設計和以後的維（wéi）護就相對簡單些。二（èr）是需考慮操作（zuò）工人和編程人員是否熟悉該係統。最後還要注意一點，選定數控係統之後，還要（yào）注意（yì）其選項配置，哪（nǎ）些應該選，哪些可以不（bú）選需要（yào）根據實際情況認真考慮（lǜ）。某些選項能顯著提升係統的加工性能，但往往需要付出不菲的成本（běn）。

      3.2 數控係統和驅動裝（zhuāng）置的選擇考慮到公司絕大部分數控機床配（pèi）置的是FANUC 數控係統，本次改造的機床用於一些較為複雜的鋁合（hé）金零件的精密加工，因此選擇FANUC 0i-MD 數（shù）控係統。該款數控（kòng）係統是（shì）FANUC 公司在2008 年左右推出的高可靠性、高性價比、高集（jí）成度（dù）的中檔數控係統。驅動裝置則選擇高速、高精度、高效率（lǜ）的αi係列智（zhì）能型伺服係統。

      4 、係統（tǒng）連接和調（diào）試

     4.1 硬件安裝和連接在機床不通電的情況下（xià），按（àn）照（zhào）電氣設計圖紙將數（shù）控係統的CRT/MDI 單元、伺服驅動器、I/O 板、機床操作麵板、電子手輪、伺服電機等硬（yìng）件安（ān）裝到位（wèi），然後完成基本（běn）電纜連接，圖1 是硬件總（zǒng）體連接框圖，詳細說明請參照《連（lián）接說明書（硬件（jiàn）篇）》。
 

     4.2 調試準備將所有硬件安裝連接好，機床電路安裝連接好後，就可以通電開機開始調試（shì）。在（zài）調試前還需要準備好相關說明書，包括（kuò）數控係（xì）統《啟動手冊》、《係統參數說明書》、《連（lián）接（jiē）說明書（shū）（功能篇）》等，其中《啟動手（shǒu）冊（cè）》是隨數控（kòng）係統硬件一（yī）起提（tí）供的，它詳細介紹了初次調試係統（tǒng）時基本參數的設置方法，其它說明書需要單獨訂購。數控係統調試時還需要一台電腦以及網絡通訊線（xiàn），用於PMC 程序編寫和上傳下載、係統參數備份等工作。

     4.3 基本參數設（shè）置FANUC 0i-MD 係統可以通過顯（xiǎn）示屏上（shàng）的參數設定支援畫麵進行基本參數設定，其目的一是通過在機床啟動時（shí）匯總需要最低限度（dù）設定的參數並予（yǔ）以顯示，二是（shì）通過簡單顯示伺服調（diào）整畫麵、主軸調整畫麵、加工參數調整畫麵，更（gèng）便於進（jìn）行機床（chuáng）的調整。基（jī）本參數具體設定步（bù）驟及方法在《啟（qǐ）動手冊》中有詳細的介紹，參數更全麵的介紹需要（yào）參考《參數說明書》和《連（lián）接說明書（功能篇）》。基本參數設定完成後，係統就為機床運行做好了準備。在這一環節中，有些參數設（shè）定錯誤值後，係統會報警提示，根據提示可以有目的地進行（háng）修改；而有些參數設定錯誤值（zhí）後是不會報警的（de），比如伺服設定中的（de）柔性齒輪比、參考計數器容量等參數，設（shè）定錯誤值後，機床進給和回參考點（diǎn）會出現異常，而這些異常（cháng）隻能在機電聯調的時（shí）候才能發現。
 

     4.4 係統PMC 調試PMC 是聯係CNC 和機床（chuáng）外部機構的橋梁（liáng），是調度管理外（wài）部機構的核心，它（tā）包括係統軟硬件、用戶程序以及I/O 模塊。機床外部機構包含機床操作（zuò）麵板、換刀機構、潤滑係統、排屑（xiè）冷卻係（xì）統、限位開關、回零開關等，它們都（dōu）需要在PMC 用戶程序的統一調度下配合CNC 共同完成對機床的控製，因（yīn）此PMC 編程和調試（shì）是係統調試中的重點和難點。

     4.4.1 調試準備PMC 調試工作的主要內（nèi）容是用戶程序的編（biān）寫、下載調試（shì）運行，PMC 程序編（biān）寫使用FANUCLADDER-Ⅲ梯形圖編輯軟（ruǎn）件，該軟件具（jù）有編輯、在線監控、上（shàng）傳（chuán）下載（zǎi）程序、強製等功能（néng）。裝有LADDER-Ⅲ軟件的電腦可以通過以太網口或串口與數控係統主板（bǎn）的對應端口通過通（tōng）訊（xùn）線相連接，這樣就能在線進行程序編輯調試監控了。程序編寫（xiě）方法可以參照《FANUC PMC 梯形圖語言編（biān）程說明書》。

     4.4.2 係統PMC 基本（běn）功能調試PMC 基本功能主要包括對操作麵板、手輪的控製，比如工作方式的選擇、進（jìn）給（gěi）倍率主軸倍率的選擇、進給軸的選擇、手動或回零方式下的軸（zhóu）的（de）控製、急停信號的（de）處理等。為方便用戶調試（shì），FANUC 公司可提供已經編寫好的基本程序供用戶使用，實際調試時，可以直接在基本程序的基礎上修改完善。將基本程序下載到係統中，編程軟件置於在線狀（zhuàng）態（tài）下，此時各輸入輸出點的變化和內部寄存（cún）器的變化（huà）在軟件界麵內也會（huì）實時顯示，就可以（yǐ）對基本功能進行逐一測試了。由於係統對很多地址的功能進行了限定，所以在調（diào）試過程中需要參考《連接說明書（功能篇）》。
 

      4.4.3 係統PMC 擴（kuò）展功能調試PMC 用戶程（chéng）序中（zhōng）擴展功能部分需要用戶自行編寫，包括換刀（dāo）、潤滑、冷卻、報警（jǐng）等控製程序，完成這部分工作需要調試者（zhě）具有一定PLC編程經驗。下麵以改造過程中自動換刀功能的實現做簡（jiǎn）單（dān）介紹。該機床（chuáng）采（cǎi）用的是（shì）鬥笠式刀庫（kù），刀具（jù）交換指令為M06，執行M06 指令時，NC調（diào）用並執行宏程序O9001，宏（hóng）程序控製整個換刀流程（chéng），執行過（guò）程中，NC 和PMC進行信息交換，具體動作由PMC 根據宏程（chéng）序指令驅動換（huàn）刀機構進行，見圖2。

    4.5 精度（dù）補償在上述調試過程完成之後，機床（chuáng）就可以（yǐ）正常運行了。為了提高加工精度，需要進行螺距補償和反向間隙（xì）調整（zhěng），將機床的位（wèi）置精度調整到一個比較理想的狀態。
這項工作要利用激光（guāng）幹涉（shè）儀或步距規。

    4.6 其它參數設定這些參數與操作者使用習慣（guàn）和安全相關，比如界麵顯示相關參數、坐標設置相（xiàng）關參數、參數保護、宏程序保護等（děng）參數設定。其目的是給（gěi）操作者提供一（yī）個（gè）友好（hǎo）的操（cāo）作環境。

    4.7 係統備份（fèn）係（xì）統調試全部完成，機床試運行（háng）正常之後，需要對係（xì）統參數（shù）、宏程序、PMC 程序及參數進行備份，可以采用存儲卡備份，也（yě）可以利用電（diàn）腦通過通訊端口進行（háng）備份，具體做法請參照《參數（shù）說明書》。

    5 、結束語（yǔ）

  
    本文介紹了一（yī）個利用FANUC 數控係統對（duì）加工中心進行（háng）改（gǎi）造的實例，對數控係統的選型和實際調試的步驟、過程做了詳細說明。從企業角度來看（kàn），對老舊數控機床進行改造，恢複其加工精度和加工效率，比（bǐ）購買新機床能（néng）節省約50%的資金。同時，經過改（gǎi）造調試這一過程，技術人員對（duì）數控係統的原理、功能有了更深入的了解，有利於提高維修能力。
 

      參考文（wén）獻（xiàn）：
 
     [1]FANUC Series oi-MODEL D/0i Mate-MODEL D 啟動手冊.
     [2]FANUC Series oi-MODEL D/0i Mate-MODEL D 參數說明書.
     [3]FANUC Series oi-MODEL D/0i Mate-MODEL D 連接說明書（硬件篇）.
     [4]FANUC Series oi-MODEL D/0i Mate-MODEL D 連接（jiē）說明書（功能篇）.
     [5]FANUC Series oi-MODEL D/0i Mate-MODEL D 維修說（shuō）明書.
     [6]Sabre1000 電氣（qì）圖冊.