2025年04月17日 08:47:49 来源：东莞市宇匠数控设备有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：1
1机床设计方案
1.1机床情况简介
该机床有X、F、Z这3个进给轴，1个主轴，1个容 量为12把刀的刀库，进给轴采用G0NA交流伺服电动 机驱动，主轴采用超同步异步伺服电动机，具体设计指 标见表1。
表1
| A/F/Z轴行程/mm | 510/300/300 |
| 主轴鼻端至工作台面/mm | 175/475 |
| 主轴转速/(r/min) | 0 ~8 _ |
| 刀库储刀/支 | 12 |
| 可用刀具直径/mm | 80 |
| 刀具长度/mm | 200 |
| 刀具量/kg | 3 |
| 刀具交换方式 | 夹臂式 |
| 刀具规格 | B130 |
| 主轴电动机功率/kW | 3.7 |
| X/y/Z轴电动机功率/kW | 1.5/1. 5/3. 5 |
| 工作台面尺寸/mm | 600 x 320 |
| 工作台荷重/kg | 250 |
| X/F/Z轴快移速度/( m/min) | 60 |
| 1.2数控系统的选择 |
GNC61光纤总线开放式高档数控系统集NC、PLC、HMI、机床键盘、系统键盘于一体，系统与伺服之间采用以 光纤为介质的GLINK全数字总线方式进行连接,配合模块化伺服驱动结构，实现了安全、可靠、最少化的布线GNC61光纤总线开放式高档数控系统的核心部件——数控系统主控单元,它集成了数控系统和PLC的控制，包括相应的数控软件和PLC控制软件，并带有手轮及测最接口、IO扩展接口、USB、以太网等设备总线接口，通过设备总线接口可实现工厂集成控制。
1.3 GNC61数控系统的应用方案
GNC61数控系统在此机床的应用原理图如图1所示。GNC61数控系统具有系统键盘、机床键盘和手轮接口，可通过专用电缆与手轮连接。机床键盘的所有信号（包括按键、主轴倍率、进给轴倍率信号和指示灯信号）均为数字量，通过大连光洋自主知识产权的GUNK协议总线与数控系统主控单元连接。整个机床的逻辑控制部分是由PLC完成的，PLC程序在GNC61数控系统中循环执行，所有的输入/输出fi均 通过GL1NK协议传送。
模块化光纤总线式驱动器是大连光洋科技工程有 限公司推出的新一代交流伺服驱动产品。可以实现高 精度、高性能的伺服控制功能。它不仅能控制同步伺服 电动机，还能控制三相异步电动机、力矩电动机及直线 电动机。采用光纤作为通信介质，具有适应能力强，不 怕外界强电磁场和强电场的干扰等优点。采用共直流母 线技术，集中供电，电动机轴之间的能量共享、降低用户 用电成本l集成可编程PIX功能，可用于机床电气控制， 代替了外置独立的PLC模块，大大减少了机床内部连线:
1.4系统配置清单
根据机床的设计要求,经过详细的计算选型，主要 的电气元件清单如表2所示。
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| 表2 | |
| 序号 | 项目 | 规格型号 | 数量 |
| 1 | 数控系统 | GNC61 | 1 |
| 2 | X轴伺服电动机 | irr6064-6AF7l4XG0 | 1 |
| 3 | F轴伺服电动机 | im〇64-6Ah7MXGO | 1 |
| 4 | Z轴伺服电动机 | nT6084-8AF714XH0 | 1 |
| 5 | S轴主轴电动机 | CTB43ly7ZGA15-HF5G | 1 |
| 6 | A’轴伺服驱动器 | GDU025BMAF | 1 |
| 7 | K轴伺服驱动器 | GDU025BMAF | 1 |
| 8 | Z轴伺服驱动器 | GDU050BMAF | 1 |
| 9 | S轴伺服驱动器 | GDU050BMAF | 1 |
| 10 | 伺服电源模块 | GPS015BP | 1 |
| 11 | 滤波器 | GDPTO30EC-A | 1 |
| 12 | 电抗器 | ACK4-15-A | 1 |
2系统调试
机床装配完毕后,进人到机床调试环节，主要的调 试工作分成以下几部分：
2.1系统连接
正确的连接是系统调试顺利进行的基础。系统的 连接包括系统各部件的连接（如个人计算机、牛耳排 线、24 V直流稳压电源、手轮）、光纤总线的连接、驱动 系统和伺服电动机连接等。GNC61是基于GLINK总 线的数控系统。输人输出信号是通过GUNK传送的， 位置调节（速度给定和位置反馈信号）也是通过 GL1NK完成的，因而GUNK的正确连接非常重要。
2.2系统上电
在确定系统的连接和供电部分没有错误后，将三 相交流电接人电源模块，合上系统的主电源开关， GNC61数控系统以及驱动器均通电。其中，GNC61主 控单元为24 V直流供电，伺服电源模块为3相380 V 供电。次通电后要检测GNC61、何服电源及驱动 器状态是否正常。若GNC61进人系统界面有报警显 示，则要根据报警信息确定报警原因后再进行系统 调试。
2.3 PLC调试
PLC程序在数控机床系统中起着关键的作用，数 控机床正常的运转需要PLC程序的参与,PLC通过伺 服上的I/O 口及系统内部的子程序和程序接口向系统发出执行动作命令，启动数控机床。在GNC61系统 中，用户无需自我搭建PLC应用程序，在调试数控机 床之前，PLC程序已编写完成，根据机床运行的状态不 断修改PLC程序，完成数控机床的PLC程序调试及数 控机床的调试。
在数控机床调试过程中，GNC61系统中通过GPL- CIDE-2软件来编写及修改PLC控制程序。同时GPL- CIDE-2软件提供了应用于PLC的子程序库，可视化界 面编译等模块，数控机床调试者可根据自己的需要调 用模块中程序，编写相对应的数控机床程序。由于 ZK600数控机床为三轴立式数控机床，故其PLC程序 相对不是很复杂，动作执行功能块较少。主要包括急 停功能块(SyEmergenc)、复位功能块（SyReset)、主轴功 能块（Axis - Rotate)、手能块（Axis-HandWhl)、机 床冷却模块（Cooling )、机床润滑模块（Lubricate )、刀 库模块（TOOL)、MST模块（MST_C〇〇l)、键盘模块 (Key-Board)和其他模块（比如机床限位模块，机床照 明及警示灯模块）等模块。针对数控系统上各按键的 功能实现,主要是编写在PLC键盘模块子程序中；机 床NC编程中使用到的MST代码编写在MST模块子 程序中;数控机床中各输人输出信号编写在各对应的 功能块子程序中。
ZK600立式加工中心PLC程序编写完成之后，将 其文件拷人GNC61数控系统中，然后通过编程软件 GPLCIDE-2加载到数控系统中，实现机床的操作。加 载程序完成后，运用软件中的调试模式对PLC程序进 行调试。
2.4驱动器调试
驱动器作为数控机床中一个重要的驱动部件，其 性能的好坏直接关系着电动机是否能够正常的运转。 调试驱动器需要使用光洋自主研发的驱动器调试软 件。进人界面后，点击调试选项，输人驱动器相关参 数，通过驱动器调试软件旋转电动机，调整驱动器及电 动机相关参数，完成驱动器调试。
1. 5 NC调试
在PLC调试及驱动器调试完成后，进人到系统调 试界面中，首先要对系统上基本的数控机床参数进行 对应的设定及配置。如:数控机床总线参数配置，各轴 状态配置，各轴位置环参数配置，各轴电动机性能配 置，各轴运动性能配置，回参考点配置，坐标系的配置， 软限位参数设定等。然后点击GNC61系统调试，进入 调试界面，根据系统上绘制各监视参数曲线及各轴运 动状态，调整相对应的参数设定值，完成对数控机床状 态的调试。待调试完成后，数控机床进人到的运行状态。
2.6刀库调试
GNC61数控系统通过M代码及T代码来实现数 控机床的换刀过程。实现的代码为M06TXX,字母T 后面为需要换的刀号。在调试刀库之前，需要向数控 系统刀库文件中输人本机床上使用的刀具信息（如刀 具类型，刀具号，刀座号），系统会将根据设定输人的 刀具信息以及PLC程序传输的刀具信息进行相应的 换刀动作。
在GNC61数控系统中，用户可采用二种方式进行 换刀操作，一种为手动方式，一种为自动方式。但是在 进行换刀之前，用户必须要对刀库进行回零动作，将刀 库上当前的刀位移植到1号刀位上方可进行相应的 操作。
由于ZK600立式加工中心采用12把刀位的机械 性刀库，故在每次换刀的时候系统会根据当前的Z轴 位置判断是否能进行换刀操作，如果不能进行换刀动 作，用户需根据系统提示将Z轴移动到可换刀的位置 上。待用户移到换刀点后，点击系统界面上的MDI按 键，输人M06TXX，再点击执行当前行段，数控机床便 自动进行相对应的换刀动作。
自动换刀完成后，用户可通过数控系统键盘上制 定的换刀按键进行手动换刀。在数控系统上通过按键 K1、K2、K3这3个按键进行相应的换刀动作。
在调试刀库的时候,要注意数控机床实际运行的 距离和PLC程序中设定的距离是否一致，如发现各轴 运行位置异常，需及时调整各轴位置或PLC上设定的 程序，以便进行相应的换刀动作。
3结语
该机床经过调试达到了设计指标，半年来运 行情况良好，加工性能稳定。是大连光洋科技工程有 限公司GNC61数控系统在立式加工中心的一次成功 应用。再次证明了大连光洋科技工程有限公司具备了 从系统的角度去规划、设计、分析、优化各种高档数控 机床的能力。
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