西班牙FAGOR8055数控系统在铣镗床上的应用简述

摘要：介绍西班牙FAGOR8055数控系统在数控铣镗床上的应用，说明系统的结构及应用，并简单介绍系统的调试过程。
关键词：数控系统；铣镗；结构；调试；通讯
0前言
TKA6916经济型数控落地铣镗床是采用当代机械、电气、液压等新技术设计而成的机床，此种机床是适用范围大、功能广泛的重型通用金属切削机床，机床除具有自由伸出的镗轴能完成落地镗床所能进行的加工外，还具有自由伸出的方滑枕。在方滑枕内装有铣轴与镗轴，通过铣轴端键可带动装在方滑枕前头的直角铣头、铣头、伸长铣头及平旋盘等多种附件的主轴运动，使机床不仅能实现大直径及大平面的重切削，而且能加工很多工件的内腔、内腔侧面、内腔孔及大端面止口。如配合回转工作台使用，可在一次装夹内完成多面多工序加工。采用数控联动技术可完成空间位置面加工、曲面外轮廓。机床可实现七轴数控操作，任意三轴或四轴联动。
为了达到目标要求，依据价格合理，技术*，不浪费资源的原则，电气控制部分zui后选择了西班牙FAGOR公司的CNC8055型数控系统。西班牙FAGOR公司是世界的专门生产数控产品公司。8055系列数控系统是FAGOR数控，可实现7轴7联动+主轴+手轮控制。具有连续数字化仿形、RTCP补偿、双向螺补、内部逻辑分析仪、SERCOS接口等许多功能，具有+10 V模拟量接口及数字SERCOS光缆接口，位置反馈可接收1Vpp或TTL方波信号或数字SERCOS光缆接口。
方案制定
TKA6916数控铣镗床，共有6个进给轴，1个主轴。其配置及要求如表1。
表1配置要求表
  轴名称 扭矩 降速比 螺距 位置控制 速度
滑座（X轴） 52 Nm 1∶0.24 20 mm 全闭环 5~6 000 mm/min
主轴箱（Y轴） 52 Nm 1∶4 20 mm 全闭环 5~6 000 mm/min
镗轴（Z轴） 32 Nm 1∶4 10 mm 半闭环 1~3 000 mm/min
滑枕（W轴） 32 Nm 1∶4 8 mm 全闭环 5~3 000 mm/min
转台旋转（B轴） 32 Nm 1∶1 440 20 mm 全闭环 0.001~1 r/min
转台直线（V轴） 32 Nm 1∶2.5 20 mm 全闭环 1~6 000 mm/min
主轴（S轴） 55 kW 53∶384 20 mm 半闭环 1~3 000 mm/min

轴名称扭矩降速比螺距位置控制速度
滑座（X轴）52 Nm1∶0.2420 mm全闭环5~6 000 mm/min
主轴箱（Y轴）52 Nm1∶420 mm全闭环5~6 000 mm/min
镗轴（Z轴）32 Nm1∶410 mm半闭环1~3 000 mm/min
滑枕（W轴）32 Nm1∶48 mm全闭环5~3 000 mm/min
转台旋转（B轴）32 Nm1∶1 44020 mm全闭环0.001~1 r/min
转台直线（V轴）32 Nm1∶2.520 mm全闭环1~6 000 mm/min
主轴（S轴）55 kW53∶38420 mm半闭环1~3 000 mm/min
1元件选择
1.1电动机及驱动
根据要求可以确定：X轴电动机型号为FXM78.20A.E1.101,相应驱动伺服模块AXD-3.10；Y轴电动机型号为FXM78.20A.E1.111,相应驱动伺服模块AXD-3.10；Z/W/B/V轴电动机型号为FXM75.E1.111,相应驱动伺服模块AXD-2;S轴电动机型号为ZZX4-200-41,相应伺服系统为6RA70。
1.2位置反馈元件
机床要求进给轴X/Y/W/B/V为全闭环控制方式且有短程回原点功能,S轴具有定向功能,因此X轴/Y轴/W轴/B轴/V轴选择FAGOR的CX型光栅尺,S轴选择ZYS-6A型测速机反馈,Z轴要求为半闭环控制方式,由于电动机内置有编码器,所以不需要另外选择。
1.3系统元件
该机床总计6个轴,因此选择8055M型主机,由*单元模块,11寸彩色LCD监视器,全字母数字键盘组成。*单元包括:CPU模块它包含系统软件并完成CNC的功能（编辑,执行,模拟,显示等）,处理其他模块的信息并生成监视器的视频信号。AXES模块,除控制机床的主轴外,它控制PLC的前40个数字输入和24个数字PLC输出。SERCOS模块,CNC可以通过sercos接口与驱动通讯。FAGORHHU型手轮。
1.4  PLC元件
FAGOR8055型数控系统带有内置PLC,*单元带有40个数字输入和24个数字输出,系统还可以zui大允许4个PLC扩展单元,每个扩展单元可带4个I/O模块。本机床总计80个输入点,48个输出点。因此选择PLC扩展单元1块以满足机床要求。
2系统结构
2.1电源模块
CNC8055数控系统PS-6型电源模块提供“软启动”和没有能量再生的镇流电路。它直接连接在50/60 Hz和380 Vac-15%,440 Vac10%的主电网上,通过动力总线输出512 V的直流电压。
2.2伺服系统
AXD系列伺服采用模块化结构，安装时与电源模块，CNC模块结合成一体，功率模块一般按照功率大小从左至右排列，模块化结构便于安装，更换，各功率模块相互独立且无干扰。功率模块通过内部控制总线X1接受控制指令，经控制电路控制可控硅组，由X4输出电枢电压。电动机的速度反馈由X4输入。
2.3  PLC单元
系统主机内置PLC通过X9/X10连接到接线板上，以连接各种输入和输出。其输入地址I0~I40（X9）、输出地址O0~O24（X10）。PLC扩展单元模块地址：输入I65~I128、输出地址O33~O64。
3调试
根据电路图连接完毕，测量各项动力及控制电压符合要求后，通电调试。
3.1加电过程
当合上主开关（Q1）时，24 V电源为每一个模块的控制电路供电。如果没有错误，相应的驱动正常（Driver-OK）触头闭合，且这一状态通过内部总线传递给电源模块。如果所有与某个电源相连的所有模块均“正常”且电源模块也未测试出自身的任何错误，系统正常（System-OK）将触头闭合。D1继电器确认系统工作的机械和电气状态，它将由电源的系统正常触头的闭合来激活。CNC发出急停时，D1将无效。现在可以按ON钮加三相电，它将激活连接器K1。为电源模块提供主电网动力。电源以“软启动”加载动力总线。激活每个模块的驱动使能（Drive-Enable）控制输入。激活每个模块的速度使能（Speed-Enable）控制输入和电源的系统速度使能（System-Speed-Enable）。电机现在准备执行CNC给出的速度指令。见图1。
 
图1 给出的速度指令
3.2  PL程序
PRG
I2 OR O23 AND I1=O23=O1数控系统起动
=O39=O40=M5000=M5001
=M5002=M5003=TG2 1 200
T1=O2=O13=O12=024液压系统起动
=M5107=M5111=M5157
=M5160=M5161=M5207
M5501=M5007
O2=O18=O19=O20=O21
NOT I13=M5100机床限位
NOTI14=M5101
……
CPSMBCD*EQ$11ANDT1=SETM11机床放松
=RESM12机床夹紧
M11=O8=O3
……
（）=MOV 0 R60手轮程序
M600 AND M602=MOV 1 R60
M600 AND M603=MOV 8 R60
……
I40 AND I39 =RK1 R60 1 R60
（ ）OR R69 $ 40000000 R60
DFU M600 OR CPS R60 NE R1 =MOV R60 R61
=CNCWRC R61,HBEVAR,M201）
END结束
3.3建立通讯
为了调试驱动,必须与其进行通讯。在PC机上的DOS下运行的工具软件可通过串口线控制DDS。该程序叫ddssetup.exe，ddssetup.exe程序用来设置参数并启动驱动模块。在DDS-SETUP软盘执行ddssetup.exe
可将其安装在PC机上。如果PC机有多于一个的串行口，检查配置文件ddssetup.cfg选择合适的接口（PORT）。也可以编辑ddssetup.cfg文件修改相应的行。给驱动模块的内部控制电路（X2的7和8引脚）各电源（X2的9和10引脚）加电。一体化驱动通过X1的2和3引脚加380-440伏的交流电。通过RS232串行连接PC机和驱动模块。执行“ddssetup.exe”。在执行该命令时，检查PC与驱动的连接。如果连接成功，将显示信息“Communication established”（通讯已建立）及所有软件的版本。否则将显示信息“Communication not established”（未建立通讯）。
4结束语
与采用同等性能的系统相比，它能节省50%资金投入，大大降低了成本。实现了低价位高性能的应用。且系统开放性好、调试及优化功能强、控制程序简明等特点受到各机床用户的*。另外，系统操作简便，尤其是具有强大的图形编程辅助功能及中文显示的各种参数提示功能使操作员经简单培训即可上岗使用。

西班牙FAGOR8055数控系统

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