基于HNC-8B系统数控铣床四轴升级改造

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

The upgrade convert of NC miling machine fourth axis based on HNC-SB NC systemRU Qiusheng，YANG Xiaorong，WANG Caiyi(Vocational Technical Colege I Shanghai University of Engineering Science，Shanghai 200437，CHN)Abstract：Based on the necessity of CNC milling upgrading from tri-axial to four-axis，it is discussed in detail onthe four-axis upgrade steps and processes from the line connection of bus servo，the NC and servo driveparameters setting and the ladder of the fourth axis editing with domestic the HNC--8B system as the ear-rier.Finally，the four-axis upgrade achieved the expected target through trial cut parts inspection。

Keywords：NC System ；Rotation Axis；Upgrade；Servo Drive随着制造业的快速发展，数控加工的要求也越来越高。企业如何利用现有基础，对数控装置进行改进和升级，进-步提高自己的加工能力，提高企业的竞争力，是-个现实而又紧迫的问题。

1 数控铣床三轴升级四轴的必要性数控回转工作台作为机床的-个旋转坐标轴由数控装置控制，并且可以与其他坐标联动，使主轴上的刀具能加工到工件除安装面及顶面以外的周边。回转工作台除了用来进行各种圆挥工或与直线坐标进给联动进行曲面加工以外，还可以实现精确的自动分度。

因此回转工作台已成为加工中心-个不可缺少的部件。因此在数控铣床添加数控回转工作台，由三轴升级到四轴，不仅能够提高加工的效率和质量，而且可以有效降低企业成本，有着广阔的市场前景。

2 HNC-8型系统的特点和连接方式HNC-8系列是全数字总线式高档数控装置，采用拈化、开放式体系结构，基于具有 自主知识产权的NCUC工业现场总线技术。支持总线式全数字伺服驱动单元和绝对值式伺服电动机，支持总线式远程 I/0单元，集成手持单元接口，采用电子盘程序存储方式，支持 CF卡、USB、以太网等程序扩展和数据交换功能。

采用 8.4英寸 LED液晶显示屏，主要应用于数控车削中心、多轴、多通道等高档数控机床。

2.1 HNC-8B系统连接HNC-8B系列数控装置采用 NCUC工业现场总线，以串联的方式通过IPC单元 总线接 口PORTO～[2]张冰蔚，黄彬，王佳.基于 PMAC的活塞车床开放式数控系统[J].机电-体化，2006(1)。

[3]王亚军，陈东生，蒲洁，等.双电动机驱动升降机构运动实时同步控制技术[J].组合机床与自动化加工技术.2009(9)：60-62。

[4]马永波，负超，刘相权，等.基于PMAC的 自动化药房出药升降机的同步控制[J].机械工程与 自动化，2008(3)：122-124，128。

[5]PMAC用户手册[z].北京钧义志成科技发展有限责任公司。

[6]PMAC/PMAC2 Software Reference Manual[z].DEL TATAU DataSystems，Ine.2003。

. 26 ·7 JDELTA TAU Data Sys tem Inc PMAC USERS MANUALlM J.USA：DELTA TAU Data Sys tem[ne，1999。

第-作者：孙建业，男，1957年生，教授，研究方向为数控技术及数控机床研发。

(编辑 孙德茂)(收稿日期：2012-09-10)文章编号：130209如果您想发表对本文的看法，请将变章编号填入读者意见调查表中的相应位置。

等 、 0PORT3控制总线 I/O单元、总线伺服驱动单元等总线设备，最多支持 128个设备。如图 1所示。

vs/2键盘 XS2 曩 璺旦壅1 ]- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -r -UPs电源 L- POWER PORTnCF卡 -- cF卡 I监PCPOR：T2以太网 -- LAN 元 PORT1内 --PORTO部 ；连线 XS6XS8图1 HNC-8B系列总体框图HNC-8系列数控装置采用 UPS电源 (HPW-145U)供电，该电源具有掉电检测功能和 UPS功能。

HNC-8系列数控装置仅在手持单元接 口(XS8)中有少量PLC输人/输出信号，因此需要通过总线I/O单元扩展外部 PLC输入/输出信号。通过总线最多可扩展 16个总线 I/O单元，其中HIO-1000A型 I/O单元可提供 1个通讯子拈和 8个功能子拈插槽；HIO-1000B型 I/O单元可提供 1个通讯子拈和 5个功能子拈插槽；功能子拈包括开关量输：k/输出子拈、模拟量输入/输出子拈、轴控制子拈等。

2.2 数控装置与总线式伺服驱动单元的连接采用 NCUC总线，以串联的方式连接，如图 2所示。连接时-定要按照轴号的大写照顺序进行连接，否则会导致系统混乱。

数控装置[ - . 匿J图2 数控装置与总线式伺服驱动单元的连接3 数控铣床四轴升级改造3.1 总线式伺服驱动器线路连接将电源接入伺服驱动器(HSV-180UD-025)的R、S、T端；将 XS2端口1号接线端子连接到继电器 24 V电源地，9号端子和 轴XS2端口的 1号端子连接；、 、 连接交流伺服电动机，XS5端口连接编码器电豢 等 、 0平弗 朋主题：数控系统及驱动技术I缆；伺服驱动采用总线方式进行通讯，按照 HNC-8B的接线要求，来自I/O单元 X2B端口总线接人伺服驱动器的XS3端口，总线电缆由XS4端口输出至 轴伺服驱动 XS3端口。为了保护驱动器的安全，连接时还要注意驱动器的制动电阻 PE线连接。如图3所示。

图3 伺服驱动器的线路连接3.2 正确设置NC及驱动参数3.2.1 机床用户参数设置参数 010017(工位 1显示轴标志)由0x7变为0xj，这样界面显示由3轴变为4轴；参数 010033(工位 1负载电流显示轴定制)加人3，变为0，1，2，3，5；通道参数：参数040004(A坐标轴轴号)由-1变为 3，定义A轴轴号为 3。

3.2.2 坐标轴参数设置参数 130001(轴类型)：定义 3，表示该轴为旋转轴；参数 130004(电子齿轮比分子)：定义为360，如有机械齿轮比需再乘上齿轮比，用来设置伺服电动机每转-圈机床移动的角度；参数 130004(电 子 齿 轮 比 分 母 )：定 义 为23592960，设置电动机每转-转所需脉冲指令数；参数 130034(最大快移速度)：轴的运动速度变为度数，把最高速度设置为200，其他速度按前面比例减少 ；参数 130068(丝杆导程)：定义为360；参数 130068(旋转轴速度系数)：设置为 1，显示· 27 ·雾篆l主题：数控系统及驱动技术为 1。/rain。

3.2.3 设备接口参数设置参数510014(反馈位置循环使能)：设置为 1，对于旋转轴该参数应定义为 1；参数 5 10016(编码器类型)：绝对式编码器设置为3，如果为增量式编码器，有零脉冲反馈信号，则设置为1或 0；所有参数设置完成并保存后，断电重启，参数则生效。

3.3 第四轴控制梯形图编程HNC-8型数控系统梯形图编程原则，基本指令和fanuc数控系统的编程原则基本相同，但是在功能指令方面还是有-些区别的。

对于增加第四轴，首先应该开启逻辑轴使能和伺服使能，如图4所示。梯形图中有注释，所以在论文中没有 I/0分配表。

I 伺服使II乜图4开启逻辑轴使能和伺服使能梯形图编辑第四轴正/负向转动梯形图，伺服使能允许的前提下，轴将向正/负向手动移动；如图5所示。

图5旋转轴转动控制梯形图图6为回转工作台的自动与手动松开/夹紧的程序。MGET为取 M代码功能指令，MACK为 M代码应答功能指令。

至此，梯形图只是完成了第四轴控制的基本功能，如果要满足第四轴正常运行，还需完善第四轴回零功能和报警功能，这样四轴升级改造的任务就全部完成。

4轴松开R231.O R1-循环启动灯4轴R231.0 I循环启动灯R55.1- 自动夹紧R17.O7.1松开MGETl 41自动松开4轴夹紧R231.0 RX7 0 西 丁循环启动灯4轴夹紧 l I 414轴夹紧图6 圆转工作台自动与手动松开/夹紧梯形图3.4 升级改造注意事项HNC-8系列数控系统输入输出480以上的端 口，为系统自己定义的，用户只能自己使用不能自己定义，也无需定义的，否则会影响数控机床的运行；对于夹紧和松开等输入输出点，用户完全可以根据 I/O点使用情况，自己定义，只要不与其他的 I/0点相冲突就好。

4 结语机床按上述步骤升级改造完成后，进行了工件试切加工，从加工结果来看，无论是加工效率还是加工质量完全能够达到要求。数控铣床升级改造获得了成功。