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本文介绍了三菱M64数控系统的性能及其在钻削中心改造中硬件配置和PLC程序的编程。立式刀库的换刀程序;重要参数的设置及故障排除。
某企业一台钻削中心原采用M50数控系统，发生故障后无法修复，笔者采用三菱M64数控系统为其改造，收到极佳效果。
1 钻削中心原配置
控制器：M50
主轴驱动器:MDS-B-SPJ-75 主轴电机SJ-P-75
X轴驱动器:MDS-B-SVJ-10 X轴电机HA80N
Y轴驱动器: MDS-B-SVJ-10 Y轴电机HA80N
Z轴驱动器: MDS-B-SVJ-20 Z轴电机HA100N
1.1 故障现象
（1）机床上电后,立即显示X、Z轴已回参考点。
（2）在手轮和点动运行模式下 ，发X轴运行指令，X轴出现S03 0051—伺服故障报警。
（3）Z轴运行时抖动。
（4）X、Z轴的点动速度和距离与实际设定有很大差距。
（5）设定的参数不能保持。
1.2 检查和分析
（1）机床上电后，立即显示X、Z轴已回参考点。但实际X、Z轴并未做任何动作。利用I/F诊断画面检查，NC内部的相应接点已经接通。
这些现象都表明控制器发生了故障，而M50控制器已属于退出生产序列的产品。其升级产品是M64AS。因此经过权衡后制定改造方案如下：
（2）将原M50控制器更换为M64AS控制器;
（3）增加基本I/O DX450一件;
（4）更换X轴伺服电机;
（5）保留原来的伺服驱动器-伺服电机;
2 PLC程序编制要点
（1）该钻削中心的Z轴无配重装置，完全靠伺服电机报闸将其锁定，在调试初期曾经发生传送PLC程序时，Z轴下滑的现象。通过分析PLC程序，发现原程序对伺服电机报闸的控制不完善，如果在报闸打开时传送PLC程序，由于传送PLC程序时，PLC程序会停止，NC未受到PLC程序控制，伺服系统未处于工作状态，而报闸又打开，故Z轴由于自重而下滑，容易造成事故。后采用NC系统本身发出的“伺服轴准备完毕信号”控制伺服电机报闸，在传送PLC程序时先发出“急停”信号，再传送PLC程序。这样就解决了Z轴下滑的问题。程序如图1：
图1 用“伺服轴准备完毕信号”控制伺服电机报闸
（2）刀库及换刀程序：
该钻削中心刀库为立式刀库，其换刀工作顺序为：
Z轴向上运动到“刀具夹持器”卡刀位置——-主轴松刀————吹气（吹出粉尘，铁屑）————Z轴上升到最高换刀点，吹气结束——-刀库旋转选刀————Z轴下降到“刀具夹持器”卡刀位置——-主轴锁刀——-Z轴下降到原点。换刀完成。
换刀子程序就是按以上顺序编制的。
换刀程序中与PLC程序有关最主要的部分是刀库旋转选刀部分，现详述如下：
（3）就近选刀：所有换刀程序都要求就近选刀。三菱NC中提供了一条专用指令解决刀库正反转的要求：
如图2，这条指令能控制M700的通断来决定刀库就近选刀的方向。即刀库正反转的方向。
图2 就近选刀指令
（4）以下程序用于处理当前刀号（如图3）
图3 当前刀号的处理
经过以上程序处理，当前刀号被固定存放在R3000之中。而在NC中，已选择的刀号固定存放在R36中。当“当前刀号”=“选择刀号”时，则刀库停止旋转。
（5）立式刀库的换刀特点
立式刀库的旋转及刀库定位有其特殊性，立式刀库的定位必须靠插入定位销来保证。开始编制PLC程序时的顺序是：
（6）用刀号相等条件切断刀库正反转输出信号;同时用刀号相等条件发出插入定位销指令;
（7）用定位销插入完成信号来判断刀库定位完成。
但在调试过程中，出现刀库旋转定位时准时不准的情况，不准的情况下，即使发出了定位销插入指令，而且定位销也做了插入动作，刀库也仍然定位不准。问题出在那里呢?
经过仔细分析刀库机械结构，发现即使定位销做了插入动作，但如果没有插入刀库电机轴所带的滑盘定位槽内，仍然不能完成定位。而如果切断了刀库旋转信号后再发定位销插入指令。刀库靠惯性运动，定位销在滑盘上移动，这样定位销就不一定能滑入滑盘定位槽内，结果就出现定位时准时不准的情况。因此修改PLC程序：
（8）用刀号相等条件发出插入定位销指令;
图4 用刀号相等条件发出插入定位销指令
（9）用定位销插入完成信号切断刀库正反转输出信号;
图5 用定位销插入完成信号切断刀库正反转输出信号
（10）用定位销插入完成信号来判断刀库定位完成。
同时又重新正确安装了“定位销插入完成”的检测开关，经过以上处理，刀库能准确的旋转定位。
3 参数的设置及故障排除
3.1 故障的排出
（1）故障1：X轴电机在停止后，仍然抖动。观察“伺服监视”画面，其位置数据也来回幅度较大的跳动。
调整#2205（速度环增益）：略有改善但无法消除。
更换伺服驱动器后，故障仍然未消除。判断是电机编码器问题，更换编码器后故障消除。
（2）故障2：X轴电机在开机上电后，伺服电机电流不断上升，直至出现过载报警。
判断：电机参数不对;外部安装预紧力过大;
处置：将电机拆下重装后，故障消除。
（3）故障3 z轴电机在制动过程中，出现S030051过载报警 。
延长加减速时间后仍然不能消除该现象。
判断：制动电阻失效;或参数设置错误;
处置：检查#2236（再生电阻类型） 参数，该参数设置不当，修改后，故障消除。
3.2 重要参数的设置
（1）#2225 伺服电机型号
即使电机相同，该参数随控制器和伺服驱动器的型号而异。如果该参数设置不当，则会出现电机运行时抖动的现象。
（2）#2219 #2220 编码器分辩率
如果电机的实际运行距离和显示屏上的显示数据存在着成倍数的误差，则应该检查该参数。
（3）#2205 （速度环增益）：该参数一般应该设置在150以上。否则难以保证加工精度和光洁度，但在这台设备上本参数设置到60以上则出现振动，判断是与机床共振有关。将参数#2238（共振频率）设置=300后，即可将#2205（速度环增益）该设置到150以上而不出现振动。
3.3 精度
该机在运行一周后，用激光干涉仪检测精度，经过用#4000系列的参数进行补偿后，精度达到0.0001毫米，满足了用户的要求。
