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【摘要】本文介绍了利用FANUC 0iTD 系统对CK3263B数控车床进行改造的过程，重点分析了FANUC 0iTD系统的特点、各模块的连接和PMC程序的结构，并对机床数据的配置及调整做了阐述。
【关键词】FANUC 0iTD;数控机床;机床改造
我公司CK3263B卧式数控车床是沈阳机床厂80年代生产的，主要用于轴类、盘类零件的加工。原车床使用FANUC 6系统，机床主要配置如下：FANUC交流主軸，两个直流伺服轴，8工位转塔换刀，主轴4换挡位。但是由于使用年限较长，数控系统及电气元件老化严重，系统存储程序容量小，故障率高，备件购买困难，造成维修困难及停机时间较长，影响工厂生产，决定对其进行电气化改造。
1.改造方案
该机床机械、液压部分性能良好，部件磨损较少，能满足日后加工精度需要，因此只对数控系统及伺服驱动、电气系统进行改造，原交流主轴驱动及电机保持较好，决定保留继续使用，原机床加工使用要求：X、Z轴能插补联动，转塔自动换刀，系统最小精度单位0.001㎜，重复定位精度达到0.007㎜，PMC具有50个输入点，32个输出点，主轴能够4档换速。为了保留原机床的延续性，决定采用FANUC 0iTD系统、SVM数字伺服驱动结合交流模拟主轴，PMC编程控制机床外围动作。
2.FANUC 0iD系统性能
（1）FANUC 0iD系统是日本发那科公司在2008年9月新推出的高性价比数控系统，数字伺服采用HRV3及HRV4，系统新增纳米插补等功能，同时具有AICC（高精度轮廓控制），特别适用于高速、高精度、小程序段加工，标准配置以太网卡，8.4in彩色液晶显示器。
（2）改造所用基本配置：
①CNC硬件：FANUC 0iTD系统，型号A02B-0319-H101，8.4寸液晶显示器。
②伺服驱动单元（SVM）：AISV 160/160 HRV2/3LEVEL-UP，双轴驱动。
③I/O单元：型号A02B-0309-C001，可接96个输入点，64个输出点。
④数字伺服交流电机：X轴：AiF40/3000直轴AⅡ1000型（6KW）;
Z轴：AiF40/3000直轴带抱闸AⅡ1000型（6KW）。
⑤驱动电源（PSM）：Aips 11 Level-up，型号A06B-6140-H011。
3.硬件连接
此台数控车床共有一个交流主轴，两个伺服轴，一个I/O模块，CNC系统集成在显示器后面，系统与驱动电源、伺服模块、电机连接如图1所示。CNC与I/O模块由外部24V电源单元供电，I/O模块与CNC用I/O LINK总线连接，SVM与CNC通过FSSB光缆连接，控制电机运动，PSM外接三相动力电源，通过直流母线给伺服驱动（SVM）供电。系统的控制电路与机床的急停电路重新设计，更加注重稳定性与安全性。
图1 系统连接图
PMC控制器的程序存储在CNC中，输入信号来自操作面板、转塔、伺服驱动、手轮、热保护开关、行程开关、压力开关、故障报警信号等，输出信号控制电磁阀、继电器、面板的指示灯、伺服系统的使能等。PMC的I/O点分配如表1。
表1 PMC地址分配表
输入地址 输入信号 输出地址 输出信号
X0.0—X1.7 外围信号 Y0.0—Y1.7 电磁阀及主轴档位
X2.0—X2.7 超程信号 Y2.0—Y3.7 机床准备信号
X3.0—X3.7 转塔位置信号 Y24.0—Y31.7 面板灯输出
X21.0—X22.7 手轮信号
X24.0—X31.7 面板输入信号
4.PMC程序设计和机床参数设定
（1）PMC程序设计
为了原机床使用的延续性，改造时保留了原机床的PMC程序设计思想，不改变原厂家的控制逻辑，机床功能有：2个伺服轴联动，自动冷却，主轴转速模拟控制，主轴换挡控制，转塔换刀，报警信息等。
PMC主程序分level1和level2两级，level1为高速扫描区，主要编写回零和超程信号，level2编写其它PMC模块，就是上面提到的机床各个功能，可以在编程中分块编写，整个PMC程序是利用FANUC LADDER编程软件完成，用网线传入系统中并调试。
（2）FANUC 0iD系统参数设定和调整
FANUC系统是功能性很强的系统，参数很多，系统第一次通电时，先做一下参数全清，然后再设置机床运行所需的基本参数，共有如下几项：
①基本轴设定参数
1001#0直线轴最小移动单位：0公制
1002#1 无挡块参考点设定：0无效
1004#1最小移动单位：0 IS-B
1006#0 设定直线轴还是旋转轴：0直线轴
1010 CNC最大控制数2
1020 各轴的编程名称 X Z
1027 各轴伺服轴号
1815#1 分离型位置编码器：0无光栅尺
1410 空运行速度
1424 手动快移速度
②主轴参数设定
3701#1 屏蔽串行主轴 ：1
3701#4 不使用第二串行主轴：0
3741/2/3/4 主轴各档最高转速
③其他参数
包括软限位，运行速度，到位宽度，加减速时间常数，运行/停止时位置误差，显示相关参数，这些需要查参数手册填入就可以了。
以上是FANUC 0iD系统众多参数的最基本配置，这些参数配置完成后，机床就可以运行了，但是要达到最佳运行状态，还要利用FANUC软件，对伺服驱动进行优化，完后需要根据机床实际工作状态并逐渐修改完善。
5.系统调试
在数控系统及外围电气连接完成后，必须先详细检查才能送电，要按照资料要求的启动顺序通电。
首先调试急停电路，然后输入基本机床数据，确定各轴软限位正常，再调整主轴换档运转正常，转塔自动交换正常，手轮及冷却液、液压、润滑等外围控制正常。最后对各轴丝杠螺距进行调整和补偿，机床长时间试运行无报警，说明可以正常使用。
6.结束语
这台机床改造后，恢复了机床原有各项功能，精度得到提升，达到车间的使用要求。经过几个月的生产使用，机床运行可靠，达到预期改造目标，为公司节省了额外购买机床的费用，我们也积累了FANUC电气改造的经验。
参考文献
[1]FANUC 0iD规格说明书.FANUC公司，2012.
[2]FANUC 0iD连接说明书（硬件）.FANUC公司，2012.
[3]FANUC 0iD PMC编程说明书.FANUC公司，2012.
作者简介：王德林，男，高级工程师，现供职于沈阳黎明航空发动机（集团）公司，从事数控设备的维修改造工作。
【关键词】FANUC 0iTD;数控机床;机床改造
我公司CK3263B卧式数控车床是沈阳机床厂80年代生产的，主要用于轴类、盘类零件的加工。原车床使用FANUC 6系统，机床主要配置如下：FANUC交流主軸，两个直流伺服轴，8工位转塔换刀，主轴4换挡位。但是由于使用年限较长，数控系统及电气元件老化严重，系统存储程序容量小，故障率高，备件购买困难，造成维修困难及停机时间较长，影响工厂生产，决定对其进行电气化改造。
1.改造方案
该机床机械、液压部分性能良好，部件磨损较少，能满足日后加工精度需要，因此只对数控系统及伺服驱动、电气系统进行改造，原交流主轴驱动及电机保持较好，决定保留继续使用，原机床加工使用要求：X、Z轴能插补联动，转塔自动换刀，系统最小精度单位0.001㎜，重复定位精度达到0.007㎜，PMC具有50个输入点，32个输出点，主轴能够4档换速。为了保留原机床的延续性，决定采用FANUC 0iTD系统、SVM数字伺服驱动结合交流模拟主轴，PMC编程控制机床外围动作。
2.FANUC 0iD系统性能
（1）FANUC 0iD系统是日本发那科公司在2008年9月新推出的高性价比数控系统，数字伺服采用HRV3及HRV4，系统新增纳米插补等功能，同时具有AICC（高精度轮廓控制），特别适用于高速、高精度、小程序段加工，标准配置以太网卡，8.4in彩色液晶显示器。
（2）改造所用基本配置：
①CNC硬件：FANUC 0iTD系统，型号A02B-0319-H101，8.4寸液晶显示器。
②伺服驱动单元（SVM）：AISV 160/160 HRV2/3LEVEL-UP，双轴驱动。
③I/O单元：型号A02B-0309-C001，可接96个输入点，64个输出点。
④数字伺服交流电机：X轴：AiF40/3000直轴AⅡ1000型（6KW）;
Z轴：AiF40/3000直轴带抱闸AⅡ1000型（6KW）。
⑤驱动电源（PSM）：Aips 11 Level-up，型号A06B-6140-H011。
3.硬件连接
此台数控车床共有一个交流主轴，两个伺服轴，一个I/O模块，CNC系统集成在显示器后面，系统与驱动电源、伺服模块、电机连接如图1所示。CNC与I/O模块由外部24V电源单元供电，I/O模块与CNC用I/O LINK总线连接，SVM与CNC通过FSSB光缆连接，控制电机运动，PSM外接三相动力电源，通过直流母线给伺服驱动（SVM）供电。系统的控制电路与机床的急停电路重新设计，更加注重稳定性与安全性。
图1 系统连接图
PMC控制器的程序存储在CNC中，输入信号来自操作面板、转塔、伺服驱动、手轮、热保护开关、行程开关、压力开关、故障报警信号等，输出信号控制电磁阀、继电器、面板的指示灯、伺服系统的使能等。PMC的I/O点分配如表1。
表1 PMC地址分配表
输入地址 输入信号 输出地址 输出信号
X0.0—X1.7 外围信号 Y0.0—Y1.7 电磁阀及主轴档位
X2.0—X2.7 超程信号 Y2.0—Y3.7 机床准备信号
X3.0—X3.7 转塔位置信号 Y24.0—Y31.7 面板灯输出
X21.0—X22.7 手轮信号
X24.0—X31.7 面板输入信号
4.PMC程序设计和机床参数设定
（1）PMC程序设计
为了原机床使用的延续性，改造时保留了原机床的PMC程序设计思想，不改变原厂家的控制逻辑，机床功能有：2个伺服轴联动，自动冷却，主轴转速模拟控制，主轴换挡控制，转塔换刀，报警信息等。
PMC主程序分level1和level2两级，level1为高速扫描区，主要编写回零和超程信号，level2编写其它PMC模块，就是上面提到的机床各个功能，可以在编程中分块编写，整个PMC程序是利用FANUC LADDER编程软件完成，用网线传入系统中并调试。
（2）FANUC 0iD系统参数设定和调整
FANUC系统是功能性很强的系统，参数很多，系统第一次通电时，先做一下参数全清，然后再设置机床运行所需的基本参数，共有如下几项：
①基本轴设定参数
1001#0直线轴最小移动单位：0公制
1002#1 无挡块参考点设定：0无效
1004#1最小移动单位：0 IS-B
1006#0 设定直线轴还是旋转轴：0直线轴
1010 CNC最大控制数2
1020 各轴的编程名称 X Z
1027 各轴伺服轴号
1815#1 分离型位置编码器：0无光栅尺
1410 空运行速度
1424 手动快移速度
②主轴参数设定
3701#1 屏蔽串行主轴 ：1
3701#4 不使用第二串行主轴：0
3741/2/3/4 主轴各档最高转速
③其他参数
包括软限位，运行速度，到位宽度，加减速时间常数，运行/停止时位置误差，显示相关参数，这些需要查参数手册填入就可以了。
以上是FANUC 0iD系统众多参数的最基本配置，这些参数配置完成后，机床就可以运行了，但是要达到最佳运行状态，还要利用FANUC软件，对伺服驱动进行优化，完后需要根据机床实际工作状态并逐渐修改完善。
5.系统调试
在数控系统及外围电气连接完成后，必须先详细检查才能送电，要按照资料要求的启动顺序通电。
首先调试急停电路，然后输入基本机床数据，确定各轴软限位正常，再调整主轴换档运转正常，转塔自动交换正常，手轮及冷却液、液压、润滑等外围控制正常。最后对各轴丝杠螺距进行调整和补偿，机床长时间试运行无报警，说明可以正常使用。
6.结束语
这台机床改造后，恢复了机床原有各项功能，精度得到提升，达到车间的使用要求。经过几个月的生产使用，机床运行可靠，达到预期改造目标，为公司节省了额外购买机床的费用，我们也积累了FANUC电气改造的经验。
参考文献
[1]FANUC 0iD规格说明书.FANUC公司，2012.
[2]FANUC 0iD连接说明书（硬件）.FANUC公司，2012.
[3]FANUC 0iD PMC编程说明书.FANUC公司，2012.
作者简介：王德林，男，高级工程师，现供职于沈阳黎明航空发动机（集团）公司，从事数控设备的维修改造工作。