FANUC Oi Mate TD系统在数控车床改造中的应用

　　传统的大型企业中早期的数控车床，功能少，系统不稳定，故障率高，影响生产。因此对其升级改造，是综合经济性考虑的一个重要的手段。车间有一台CK6140数控车床，2000年购买，配备某国产基于PC机开放式数控系统，主轴采用变频调速，调速范围0—1 500 r/min，进给轴采用混合步进驱动，定位精度0.01mm，四工位电动刀架，附加装置有冷却系统和手动润滑系统。

　　从企业处了解，该机床2006年开始故障率升高，使用效率不高，基本处于半停产状态，但机床刚性及机械性能良好，电气元件未老化。综合使用、维修等各方面考虑，决定对该系统进行升级改造。

1 改造的思路

　　1.1机械部分的改造

　　该机床丝杠、导轨、刀架、主轴等机械运动部件性能良好，冷却执行机构、润滑油路、尾架等辅助功能也正常，不需要进行改造，但要注意除锈和清洁保养。另外一个要重点考虑的，就是FANUC标配伺服电机与丝杠的连接，可以采用联轴器或无键锥环同步带传动，还有就是数控系统的安装控制柜的制作。

　　1.2数控系统的改造

　　我们对该机床的故障率升高现象进行分析后发现，主要是因为数控系统的不稳定性造成的，再一个就是车间的工作环境不佳，使得PC机的硬件老化程度严重，接口信号不稳定。那么系统的稳定性就成为改造的首要考虑因素。结合市场上主流数控系统稳定性、控制功能、价位以及该企业员工比较熟悉的数控系统品牌，我们选择FANUC 0i Mate TD系统，其属于紧凑型CNC，在市场上得到了广泛应用。该型号高可靠性、高性价比，适合于简单的数控车床，系统各硬件连接线缆为FANUC公司标配，选用灵活，连接、维修更换简单。

　　1.3外围电气控制部分的改造

　　由于该机床机械动作功能能够满足使用要求，故不增加其他附加机构，唯一的就是把原来的手动润滑改为自动润滑，因此在主轴变频控制、冷却控制、刀架控制等外围强电部分，基本上可以不做大的改动；对于自动润滑控制，则应添加液面反馈和润滑输出、执行部件，但是各个动作的控制信号部分，由于要和FANUC数控系统进行匹配连接，与原来开放式系统有区别，此处电气原理图需要重新设计。

　　1.4整机通电调试

　　进行完各部件安装连接之后，要对机床进行整机调试，主要完成PMC地址的设定、参数的设定、调试试切削等项目，最后通过试件的切削情况进行综合的优化，最后完成设备的改造。

2 改造实施

　　2.1机械部分的改造

由于原有机床结构性能良好，不需要做很大的改动，主要改造的就是把原有的步迸电机改为FANUC伺服电机，由于结构尺寸不同，把原有的联轴器连接改为同步齿形带传动，需要重新制作一个电机支撑座，考虑到调整方便，同步齿形带采用无键锥环连接。传动链为：伺服电机一同步齿形带一丝杠。

　　2.2数控系统硬件的连接

　　由于FANUC 0i Mate TD系统标配有主控制器、伺服驱动器、I/O LINK、手摇脉冲发生器以及相关连接线缆、接口等部件，我们在实施过程中，主要是根据硬件连接说明书进行。主控制器上的COPl0A通过FSSB与驱动器COPl0B连接，进行伺服信号的发送；JDlA端口口与I/O LINK JDlB端口连接，负责外部信号与内部PMC的输入输出控制；JA40连接变频器，输出主轴转速指令模拟电压信号；JA7A口接主轴原有的脉冲编码器，负责主轴转速的反馈；JD36A口接一RS2S2串口电路，负责串行通信。伺服驱动器上CXl9B口接入24V直流电源，CZ4口连接来自伺服变压器三相电源，CZ5口接伺服电机，CX30口接急停信号，JFl口接伺服电机位置反馈。手摇脉冲发生器接I/O LINK上JA3口。如图1所示。

　　2.3外围电气系统的改造

　　在保持原有控制功能的基础上，主要考虑机床控制信号和系统的连接问题，外围输入输出信号，主要是通过FANUC数控系统配置的IO LINK进行交换。本次改造中，外部输人输出信号，主要考虑机床操作面板输入输出，通过50芯扁平线缆连接I/OLINK的CBl05、CBl07端口；机床侧输入输出主要有报警、限位、刀架信号、三色灯、主轴电机、刀架电机、冷却、照明等信号，通过继电器模块组、分线器模块连接I/O LINK的CBl04端口。如图2所示。