袁平 杜勇奕 袁鋼

摘??? 要： 研究所通過(guò)實(shí)例，改造了原VMC850三軸加工中心，使其具有第四軸的功能。

關(guān)鍵詞： 加工中心??? 四軸??? 改造

研究所在承接外加工任務(wù)時(shí)，經(jīng)常遇到需加工曲線、曲面類零件，如在圓柱面上加工曲線槽等。這些加工在普通的三軸加工中心上是很難完成的，而現(xiàn)在利用研究所現(xiàn)有的條件進(jìn)行機(jī)床改造，完成難度較高的加工任務(wù)。

研究所有一臺(tái)新瑞重工生產(chǎn)的VMC850的加工中心，在該設(shè)備上，安裝數(shù)控分度頭作為第四軸（A軸）。通過(guò)此種改造，不僅能把在數(shù)控機(jī)床上需要多道工序的加工集中在一次安裝中完成，增加了機(jī)床的自由度，擴(kuò)展其功能，而且提高了加工精度、質(zhì)量和效益。本文主要介紹VMC850加工中心的技術(shù)改造，改造后的加工中心能實(shí)現(xiàn)四軸聯(lián)動(dòng)，性價(jià)比高。

1.準(zhǔn)備工作

添加工作臺(tái)之前，先確認(rèn)加工中心的數(shù)控系統(tǒng)是否具有第四軸控制功能。

加工中心使用FANUC0i-Mate系統(tǒng)，該系統(tǒng)可同時(shí)控制4個(gè)軸，再調(diào)出相關(guān)PLC程序，發(fā)現(xiàn)R637.3和G100.3均是控制第四軸的信號(hào)，見(jiàn)圖1，可見(jiàn)PLC程序也支持第四軸控制。

目前3軸（X、Y、Z）使用R系列伺服放大器，所以第四軸必須選擇β系列的放大器。

圖1

2.安裝

（1）分度頭的選型

根據(jù)客戶提出的加工精度和工件最大質(zhì)量的要求，要達(dá)到要求的精度，分度頭的分度精度必須要在30″內(nèi)，最大的切向力矩要在300N·m以上，其中心高為160mm，主軸上工作臺(tái)直徑為200mm。通過(guò)選型和對(duì)比，結(jié)合各分度頭生產(chǎn)廠家的資料，發(fā)現(xiàn)煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的FKl4160D數(shù)控分度頭比較適合該機(jī)床的改造，其主軸端采用標(biāo)準(zhǔn)短錐法蘭，借助于圓工作臺(tái)、短型卡盤、5C或3J型彈簧夾頭和尾座，可加工較復(fù)雜的零件，較大、較小的棒料和細(xì)長(zhǎng)的軸類零件[1]。

（2）電器選型

根據(jù)檢查結(jié)果和產(chǎn)品加工要求，電器主要包括FANUC β iSV20 A06B-6130-H002伺服放大器、相對(duì)式編碼器FANUC β 8lis 3000RPM伺服電機(jī);SMC鎖緊電磁閥和壓力3關(guān);歐姆龍的接近開(kāi)關(guān)及數(shù)據(jù)光纖、剎車電阻組件等輔材，硬件主線見(jiàn)圖2。

圖2

（3）參數(shù)設(shè)定

連接好硬件，打開(kāi)加工中心電源，使PARAMETER WRIT（參數(shù)可修改狀態(tài)）=1，按以下步驟設(shè)定參數(shù)值。

①第四軸功能。設(shè)定參數(shù)：#9900=4;#1010=4（CNC受控軸數(shù)）;#8130=4（總控制軸數(shù)）;#9943.3=1（控制軸擴(kuò)張），重新啟動(dòng)電源[2]。

②其他參數(shù)設(shè)定見(jiàn)以下表格。

OFSSB（FANUC串行伺服總線，用光纖連接一臺(tái)主控機(jī)和多臺(tái)從控機(jī)，NC與伺服放大器通過(guò)高速串行總線實(shí)現(xiàn)通信的技術(shù)）設(shè)定。

第1步：1920.0=0FSSB設(shè)定方式：0——自動(dòng)，1——手動(dòng)

1920.1=0FSSB自動(dòng)設(shè)定：0—沒(méi)完成，1完成;

第2步：按SYSTEM→[>→FSSB→AMP（放大器）（根據(jù)系統(tǒng)控制軸順序設(shè)定）

設(shè)定：AXIS

A？搖？搖？搖？搖 4

X？搖？搖？搖？搖??? 1

Y？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖2？搖？搖？搖？搖

Z？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖3

按SETTING;

第3步：按SYSTEM→[>→FSSB→AXIS（軸）

設(shè)定：TNDM

X? ？搖？搖？搖？搖？搖1

Y？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖2

Z？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖3

A？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖4、

按SETTING，重新啟動(dòng)電源。

3.調(diào)試

啟動(dòng)第四軸PMC（編程機(jī)床控制器）：分析PLC程序，按SYSTEM→PMC→PMCPRM→KEEPRL，使K8.5（保持繼電器）=1即可，見(jiàn)圖3。

圖3

上述工作完成后，接通工作氣源，重新啟動(dòng)電源。將X、Y、Z軸回零，在MDI模式中，輸入M11→INPUT，解除緊，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)第四軸，檢查線路是否接錯(cuò)。若無(wú)問(wèn)題，將第四軸回零，進(jìn)行加工試驗(yàn)，檢查第四軸加工精度。

4.結(jié)語(yǔ)

機(jī)床增加第四軸后，一套夾具可同時(shí)用于工件四面的加工，提高了機(jī)床加工能力，保證了加工精度，削弱了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]張德昌，王剛.GKF2210高精度數(shù)控分度頭[J].工具技術(shù)，2001（1）：38-39.

[2]李剛斌.FANUC 0i-MB加工中心增加第四軸實(shí)例[J].設(shè)備管理與維修，2007（5）：30-32.

本文為江蘇省常州市科教城科技項(xiàng)目（?？平坛前l(fā)【2012】36號(hào)）數(shù)控一代創(chuàng)新支撐平臺(tái)建設(shè)論文之一。