三菱M64數控系統在鉆削中心改造中的應用

　　某企業一臺鉆削中心原采用M50數控系統，發生故障后無法修復，筆者采用三菱M64數控系統為其改造，收到極佳效果。

1 鉆削中心原配置

　　控制器：M50

　　主軸驅動器:MDS-B-SPJ-75 主軸電機SJ-P-75

　　X軸驅動器:MDS-B-SVJ-10 X軸電機HA80N

　　Y軸驅動器: MDS-B-SVJ-10 Y軸電機HA80N

　　Z軸驅動器: MDS-B-SVJ-20 Z軸電機HA100N

　　1.1 故障現象

　　（1）機床上電后,立即顯示X、Z軸已回參考點。

　　（2）在手輪和點動運行模式下 ，發X軸運行指令，X軸出現S03 0051—伺服故障報警。

　　（3）Z軸運行時抖動。

　　（4）X、Z軸的點動速度和距離與實際設定有很大差距。

　　（5）設定的參數不能保持。

　　1.2檢查和分析

　　（1）機床上電后，立即顯示X、Z軸已回參考點。但實際X、Z軸并未做任何動作。利用I/F診斷畫面檢查，NC內部的相應接點已經接通。

　　這些現象都表明控制器發生了故障，而M50控制器已屬于退出生產序列的產品。其升級產品是M64AS。因此經過權衡后制定改造方案如下：

　　（2）將原M50控制器更換為M64AS控制器;

　　（3）增加基本I/O DX450一件;

　　（4）更換X軸伺服電機;

　　（5）保留原來的伺服驅動器-伺服電機;

2 PLC程序編制要點

　　（1）該鉆削中心的Z軸無配重裝置，完全靠伺服電機報閘將其鎖定，在調試初期曾經發生傳送PLC程序時，Z軸下滑的現象。通過分析PLC程序，發現原程序對伺服電機報閘的控制不完善，如果在報閘打開時傳送PLC程序，由于傳送PLC程序時，PLC程序會停止，NC未受到PLC程序控制，伺服系統未處于工作狀態，而報閘又打開，故Z軸由于自重而下滑，容易造成事故。后采用NC系統本身發出的“伺服軸準備完畢信號”控制伺服電機報閘，在傳送PLC程序時先發出“急停”信號，再傳送PLC程序。這樣就解決了Z軸下滑的問題。程序如圖1：

圖1 用“伺服軸準備完畢信號”控制伺服電機報閘

　　（2）刀庫及換刀程序：

　　該鉆削中心刀庫為立式刀庫，其換刀工作順序為：

　　Z軸向上運動到“刀具夾持器”卡刀位置——-主軸松刀————吹氣（吹出粉塵，鐵屑）————Z軸上升到最高換刀點，吹氣結束——-刀庫旋轉選刀————Z軸下降到“刀具夾持器”卡刀位置——-主軸鎖刀——-Z軸下降到原點。換刀完成。

　　換刀子程序就是按以上順序編制的。

　　換刀程序中與PLC程序有關最主要的部分是刀庫旋轉選刀部分，現詳述如下：

　　（3）就近選刀：所有換刀程序都要求就近選刀。三菱NC中提供了一條專用指令解決刀庫正反轉的要求：

　　如圖2，這條指令能控制M700的通斷來決定刀庫就近選刀的方向。即刀庫正反轉的方向。

圖2 就近選刀指令

　　（4）以下程序用于處理當前刀號（如圖3）

圖3 當前刀號的處理

　　經過以上程序處理，當前刀號被固定存放在R3000之中。而在NC中，已選擇的刀號固定存放在R36中。當“當前刀號”=“選擇刀號”時，則刀庫停止旋轉。

　　（5）立式刀庫的換刀特點

　　立式刀庫的旋轉及刀庫定位有其特殊性，立式刀庫的定位必須靠插入定位銷來保證。開始編制PLC程序時的順序是：

　　（6）用刀號相等條件切斷刀庫正反轉輸出信號;同時用刀號相等條件發出插入定位銷指令;

　　（7）用定位銷插入完成信號來判斷刀庫定位完成。

　　但在調試過程中，出現刀庫旋轉定位時準時不準的情況，不準的情況下，即使發出了定位銷插入指令，而且定位銷也做了插入動作，刀庫也仍然定位不準。問題出在那里呢?

　　經過仔細分析刀庫機械結構，發現即使定位銷做了插入動作，但如果沒有插入刀庫電機軸所帶的滑盤定位槽內，仍然不能完成定位。而如果切斷了刀庫旋轉信號后再發定位銷插入指令。刀庫靠慣性運動，定位銷在滑盤上移動，這樣定位銷就不一定能滑入滑盤定位槽內，結果就出現定位時準時不準的情況。因此修改PLC程序：

　　（8）用刀號相等條件發出插入定位銷指令;

圖4 用刀號相等條件發出插入定位銷指令

　　（9）用定位銷插入完成信號切斷刀庫正反轉輸出信號;

圖5 用定位銷插入完成信號切斷刀庫正反轉輸出信號

　　（10）用定位銷插入完成信號來判斷刀庫定位完成。

　　同時又重新正確安裝了“定位銷插入完成”的檢測開關，經過以上處理，刀庫能準確的旋轉定位。

3 參數的設置及故障排除

　　3.1 故障的排出

　　（1）故障1：X軸電機在停止后，仍然抖動。觀察“伺服監視”畫面，其位置數據也來回幅度較大的跳動。

　　調整#2205（速度環增益）：略有改善但無法消除。

　　更換伺服驅動器后，故障仍然未消除。判斷是電機編碼器問題，更換編碼器后故障消除。

　　（2）故障2：X軸電機在開機上電后，伺服電機電流不斷上升，直至出現過載報警。

　　判斷：電機參數不對;外部安裝預緊力過大;

　　處置：將電機拆下重裝后，故障消除。

　　（3）故障3 z軸電機在制動過程中，出現S030051過載報警 。

　　延長加減速時間后仍然不能消除該現象。

　　判斷：制動電阻失效;或參數設置錯誤;

　　處置：檢查#2236（再生電阻類型） 參數，該參數設置不當，修改后，故障消除。

　　3.2 重要參數的設置

　　（1）#2225 伺服電機型號

　　即使電機相同，該參數隨控制器和伺服驅動器的型號而異。如果該參數設置不當，則會出現電機運行時抖動的現象。

　　（2）#2219 #2220 編碼器分辯率

　　如果電機的實際運行距離和顯示屏上的顯示數據存在著成倍數的誤差，則應該檢查該參數。

　　（3）#2205 （速度環增益）：該參數一般應該設置在150以上。否則難以保證加工精度和光潔度，但在這臺設備上本參數設置到60以上則出現振動，判斷是與機床共振有關。將參數#2238（共振頻率）設置=300后，即可將#2205（速度環增益）該設置到150以上而不出現振動。

　　3.3 精度

　　該機在運行一周后，用激光干涉儀檢測精度，經過用#4000系列的參數進行補償后，精度達到0.0001毫米，滿足了用戶的要求。