運(yùn)用FANUC PMC信號(hào)追蹤功能解決CNC疑難故障

池文慧，陶慶才

(上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司 發(fā)動(dòng)機(jī)制造部，廣西 柳州 545007)

上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)制造部缸體缸蓋機(jī)加工生產(chǎn)線數(shù)控機(jī)床，采用FANUC 18i-MB數(shù)控系統(tǒng)，PMC版本為SD7。機(jī)床數(shù)量大，加工精度高，加工速度快，每臺(tái)加工中心的設(shè)計(jì)節(jié)拍是174 s，出現(xiàn)疑難故障的幾率高。因此，如何利用PMC編程軟件及PMC功能輔助診斷機(jī)床故障，顯得至關(guān)重要。

1 FANUC PMC簡(jiǎn)介

FANUC系統(tǒng)分為2個(gè)部分：控制伺服電機(jī)和主軸電機(jī)動(dòng)作的系統(tǒng)部分和控制輔助電氣部分的PMC。PMC與PLC相似，因?yàn)閷?zhuān)用于機(jī)床，所以稱(chēng)之為可編程機(jī)床控制器。與傳統(tǒng)的繼電器控制電路相比較，PMC的優(yōu)點(diǎn)有：

時(shí)間響應(yīng)快，控制精度高，可靠性好，控制程序可以隨應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變，與計(jì)算機(jī)的接口及維護(hù)方便。并且由于PMC使用軟件來(lái)控制，可以在線修改程序，具有很高的靈活性，具備廣泛的工業(yè)通用性。同時(shí)PMC具有很強(qiáng)的自診斷功能。

CNC啟動(dòng)后，PMC程序即開(kāi)始運(yùn)行。在CNC執(zhí)行加工程序過(guò)程中，PMC與加工程序并行運(yùn)行，PMC掃描機(jī)床或機(jī)床操作者的輸入信號(hào)，以及強(qiáng)電控制信號(hào)的執(zhí)行結(jié)果。

為執(zhí)行機(jī)床動(dòng)作如主軸啟停、冷卻液開(kāi)關(guān)、工作臺(tái)回轉(zhuǎn)、換刀等動(dòng)作，在加工程序中需要編制如下控制指令：M（輔助功能），T(換刀)，B（第二輔助功能）。

PMC將信號(hào)根據(jù)其作用部位及方向分為4種，如圖1所示。

圖1 PMC信號(hào)圖

X信號(hào)：由機(jī)床輸入至PMC，如操作面板上輸入的按鈕、機(jī)床開(kāi)關(guān)信號(hào)。

Y信號(hào)：由PMC輸出至機(jī)床的強(qiáng)電動(dòng)作信號(hào)，如電磁閥的開(kāi)/關(guān)信號(hào)。

G信號(hào)：PMC輸出至CNC的信號(hào)，如急停G8.4，M或T功能結(jié)束信號(hào)G4.3。

F信號(hào)：CNC輸出至PMC的信號(hào)，如進(jìn)給軸移動(dòng)中信號(hào)F102。

上述信號(hào)在梯形圖程序中必須賦予地址。G 和F信號(hào)地址由CNC的系統(tǒng)軟件定義好并固化。部分X信號(hào)地址也由CNC定義好，并提供地址表。Y信號(hào)由PMC編程人員自行指定。

FANUCPMC具有信號(hào)追蹤功能，可以追蹤指定的信號(hào)，追蹤的結(jié)果作為信號(hào)的時(shí)間表顯示，同時(shí)動(dòng)態(tài)顯示信號(hào)采樣波形，追蹤點(diǎn)最多32點(diǎn)，采樣分辨率可精確到8 ms?？梢赃x擇時(shí)間模式或信號(hào)變化模式，并支持采樣圖形屏幕硬拷貝，對(duì)于輔助診斷疑難故障十分方便。

2 PMC信號(hào)追蹤功能應(yīng)用實(shí)例

機(jī)加工缸蓋線2011年平均每月發(fā)生2起螺栓孔加工時(shí)內(nèi)孔燒結(jié)、鋁屑粘結(jié)在刀具上的工件報(bào)廢故障，機(jī)床無(wú)報(bào)警。

由于缸蓋是鋁合金件，熔點(diǎn)低，約660℃，初步判斷加工過(guò)程中冷卻液沒(méi)有供給，使得加工到一定數(shù)量工件后，刀具持續(xù)溫升，超過(guò)鋁合金熔點(diǎn)后，缸蓋內(nèi)孔部分熔化，鋁屑粘結(jié)在刀具上。

圖2 缸蓋內(nèi)孔燒結(jié)

圖3 刀具粘結(jié)鋁屑

機(jī)床加工過(guò)程中，冷卻液打開(kāi)流程如圖4所示。

圖4 冷卻液打開(kāi)流程圖

NC預(yù)讀到M51代碼，經(jīng)PMC解碼后，%M07252置位為ON，同時(shí)冷卻打開(kāi)的其他條件滿足，則主軸高壓冷卻電磁閥%Q10105接通，高壓冷卻液打開(kāi)；%Q10105接通后立即復(fù)位M51，通知NCM代碼已經(jīng)執(zhí)行完成，NC程序即執(zhí)行下一程序段，%Q10105接通后2 s內(nèi)如果高壓冷卻壓力沒(méi)有建立起來(lái)，則機(jī)床發(fā)出高壓冷卻報(bào)警，NC程序執(zhí)行中止。

由于在加工過(guò)程中，NC程序沒(méi)有中止，判斷M51代碼被正確解碼并復(fù)位，在機(jī)床PMC界面I/O狀態(tài)中發(fā)現(xiàn)%Q10105為OFF，邏輯上M51復(fù)位后通過(guò)%M00182實(shí)現(xiàn)自保，由于ME5.5軟件的信號(hào)監(jiān)控分辨率太低，無(wú)法跟蹤到短時(shí)信號(hào)，因此用PMC信號(hào)跟蹤功能。

根據(jù)梯形圖邏輯關(guān)系追蹤發(fā)現(xiàn)，%M00178在接通后斷開(kāi)，因此%M00182斷開(kāi)，進(jìn)而%Q10105斷開(kāi)，高壓冷卻液電磁閥在接通48 ms后斷開(kāi)，因此加工中無(wú)高壓冷卻報(bào)警，并且高壓冷卻壓力報(bào)警是在%Q10105接通后2 s壓力沒(méi)有建立起來(lái)才觸發(fā)報(bào)警，48 ms的導(dǎo)通時(shí)間無(wú)法產(chǎn)生報(bào)警。

分析%M00178的邏輯條件，如圖5所示。

圖5 %M00178的邏輯條件

兩個(gè)支路實(shí)現(xiàn)%M00178接通，上支路是M_TOOL_DOOR_EP_RET刀庫(kù)門(mén)關(guān)閉到位信號(hào)，下支路是Q10108SOLP輸出刀庫(kù)門(mén)關(guān)閉信號(hào)，并且刀庫(kù)門(mén)打開(kāi)到位信號(hào)為0。這個(gè)條件的物理意義，是刀庫(kù)門(mén)關(guān)閉輸出信號(hào)接通，并且刀庫(kù)門(mén)已經(jīng)離開(kāi)打開(kāi)到位位置。正常情況下，在刀庫(kù)門(mén)關(guān)閉輸出信號(hào)%Q10108接通一定時(shí)間后，因刀庫(kù)門(mén)感應(yīng)塊離開(kāi)打開(kāi)到位位置，所以刀庫(kù)門(mén)打開(kāi)到位信號(hào)%I10107斷開(kāi)后不再接通，但是實(shí)際的信號(hào)追蹤顯示，刀庫(kù)門(mén)打開(kāi)到位信號(hào)在斷開(kāi)后又重新接通，邏輯上造成%M08530信號(hào)下支路條件不滿足，而此時(shí)刀庫(kù)門(mén)未關(guān)閉到位，因此上支路也不滿足，故%M08530斷開(kāi)，高壓冷卻使能信號(hào)%M00178斷開(kāi)，打開(kāi)高壓冷卻輸出信號(hào)%Q10105斷開(kāi)。檢查機(jī)床發(fā)現(xiàn)刀庫(kù)門(mén)感應(yīng)塊粘有大量鋁屑，造成打開(kāi)到位誤信號(hào)。

圖6 PMC信號(hào)追蹤圖

圖7 優(yōu)化后的%M00178邏輯條件

經(jīng)過(guò)評(píng)估，%M00178高壓冷卻時(shí)，信號(hào)存在很高風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，缸體加工線存在一樣的問(wèn)題，所不同的結(jié)果在于，缸體是鑄鐵件，硬度大，熔點(diǎn)高，冷卻供給停止，將造成刀具折斷。

為了徹底消除刀庫(kù)門(mén)誤信號(hào)造成冷卻液供給異常的問(wèn)題，優(yōu)化了缸體缸蓋線所有PMC程序，更改如圖7所示。

取消了下支路的刀庫(kù)門(mén)打開(kāi)到位條件，跟蹤運(yùn)行一個(gè)季度，缸蓋線未發(fā)生缸蓋內(nèi)孔燒結(jié)問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)控機(jī)床維護(hù)人員必須深入理解FANUCPMC的控制原理及PMC各項(xiàng)功能。在處理故障時(shí)，綜合運(yùn)用各種診斷方法，才能快速、有效、準(zhǔn)確地排除故障。

[1]王玉琪.機(jī)床CNC基礎(chǔ)知識(shí)[M].北京：北京發(fā)那科機(jī)電有限公司，2006.