基于双系统的XHK716加工中心改造

孙小芳　潘喜利

摘要：在XHK716加工中心上实现FANUC-0I-MATE-MD和华中HNC-210B两种数控系统在同一台设备上的切换，解决了外部输入、输出信号兼容，刚性攻丝，两种数控系统之间互锁等问题。

关键词：双系统；加工中心；信号兼容；刚性攻丝；互锁

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）09-0005-02

目前，国内使用的数控加工设备，无论是加工，还是教学，每台设备只配备了一种数控系统，而在一台机床上配置一种数控系统，完全满足不了教学需要，为了到达教学目的，只好购买两台配备不同数控系统的机床来弥补教学中的缺陷。即使这样，购买两台机床不仅成本增加，而且满足不了两种系统在同一机床上进行直观对比的要求。采用双系统就是在一台机床上配备不同类型的两套数控系统，用一台机床到达两台机床的教学效果，大大减少成本开支，同时通过在同一机床上直观比较国产数控系统与进口的数控系统在性能、功能等方面的差异，到达教学目的。[1]

1 设计思路

实现基于双系统的XHK716加工中心改造，本课题研究的具体思路是：在XHK716加工中心上实现FANUC-0I-MATE-MD和华中HNC-210B两种数控系统在同一台设备上的切换；外部输入、输出信号的兼容；在两种数控系统公用的模拟主轴上如何实现刚性攻丝功能；两种数控系统同时工作时相互之间的互锁等功能。最终实现两种不同数控系统的教学与生产的双重功效，并且可使两种数控系统同时工作，其中一种用于加工，一种用于教学。[2-3]

2 项目设计

2.1 两种系统的切换

双系统采用进口的FANUC-0I-MATE-MD和华中HNC-210B系统，其中系统、三轴伺服驱动、三轴伺服电机不共用。控制器件及主轴部分全部共用，包括共用一个GM7登奇主轴电机和HSV-18S主轴驱动器。共用的主轴驱动采用模拟信号控制，FANUC系统的主轴转速模拟信号通过XS40端口经转接板输出到主轴驱动器的XS4端口，主轴电机的编码器反馈信号则通过转接板反馈到系统的XS41端口。华中系统的主轴转速模拟信号通过XS91端口经转接板输出到主轴驱动器的XS4端口，主轴电机的编码器反馈信号则通过转接板反馈到系统的XS9端口。

2.2 外部输入、输出信号的兼容

FANUC系统PLC的I/O开关量输入、输出为PNP型，而华中HNC-210B开关量输入、输出为NPN型。为满足外围输入、输出信号通用，选用型号为HIO-3201的输入转接板，将外围的PNP开关量输入信号转换为NPN信号，提供给华中HNC-210B系统的开关量输入，同样选用型号为HIO-3202输出转换板 将华中HNC-210B的NPN输出信号转换成PNP信号。使两种系统可兼容同一类型的I/O信号。

2.3 模拟主轴刚性攻丝功能的实现

FANUC串行伺服主轴是由系统内部信号来实现主轴准确位置控制，完成刚性攻丝功能。为提高模拟电压的精度，巧妙地运用FANUC系統中T型换挡功能，设置相应的参数和编制对应的PMC程序，实现精准的刚性攻丝功能。华中HNC-210B的刚性攻丝，则采用主轴的脉冲量进行位置控制，通过PLC的输出信号接至主轴驱动器XS4的6脚，并设置主轴驱动器控制参数STA-8设为1，来进行位置控制方式与速度控制方式的切换。

2.4 两种系统之间的互锁

通过采用在电路中设计互锁电路有效地实现互锁，使某一系统投入加工生产后，另一系统与机床的控制信号被完全屏蔽，只作模拟运行，对机床控制没有任何影响，完全满足两种系统之间相互隔离，互不影响。[3]

3 双系统加工中心系统连接图

如图1所示，是双系统加工中心系统连接框图。两系统采用独立的进给轴驱动器和轴伺服电机，公用一个主轴驱动器和主轴电机，外围的I/O通过互锁转换分别进入各自的数控系统对机床进行有效控制，完全满足生产加工、和教学双重功效。[5]

4 结语

该设备试制成功后将具有广阔的市场前景，可广泛应用于培训机构教学、生产加工，节约成本开支，操作方便简捷。特别适用于既加工、又兼用教学的教育系统和职业技能培训中心。

参考文献

[1]叶忠林.浅谈双系统多面板数控机床的教学实践[J].中等职业教育，2006，（6）：44.

[2]彭婧.基于双系统控制的YX-C46-SK数控化改造[D].合肥工业大学，2009.

[3]罗永顺.机床数控化改造技术[M].北京，机械工业出版社，2007.

[4]彭婧.基于双系统控制双头车床数控化改造总体方案的拟定[J].现代制造技术与装备，2009，（11）：42.

[5]朱仕学.数控系统对双驱动组合数控车床控制的案例研究[J].制造业自动化，2009，（9）：98-101.