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摘 要：介紹成功改造進(jìn)口數(shù)控立式車床的方案和內(nèi)容，為類似數(shù)控立式車床的改造提供了成功經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：數(shù)控立式車床；控制系統(tǒng)；改造
中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
型號為RMQ1600的數(shù)控立式車床是1987年從原西德引進(jìn)的設(shè)備，承擔(dān)電力機(jī)車輪轂的機(jī)械加工任務(wù)。該立車的原控制系統(tǒng)為西門子8系統(tǒng)，服役18年來從未出現(xiàn)過大的故障，機(jī)械精度較穩(wěn)定、但是，2003年以來，該立車的技術(shù)狀況每況愈下，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。2005年，對該數(shù)控立車的控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造，對機(jī)械部分進(jìn)行了全面檢修改造后使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期效果。
一、改造要求及基本方案
根據(jù)改造要求決定將原系統(tǒng)改造為西門子840D系統(tǒng)。將主軸、伺服軸的直流傳動改變成交流傳動，更換X、Z軸進(jìn)給電機(jī)和配套的驅(qū)動系統(tǒng)，更換主軸電動機(jī)，使系統(tǒng)提升到上世紀(jì)90年代后期國際水平。改造前對機(jī)械部分進(jìn)行了全面檢查，并使各項(xiàng)機(jī)械精度恢復(fù)到最佳狀態(tài)。
二、改造方案
1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)
(1)西門子840D CNC系統(tǒng)。系統(tǒng)主機(jī)為PCU50 1.2GHZ/256M，集成MC12 -BOARD；配OP010 10.4″TFT彩色液晶顯示器和操作面板；配19″MCP機(jī)床控制面板，帶主軸和進(jìn)給倍率開關(guān)；配ADI4可連接四軸模擬控制輸出和四路編碼器輸入；配MCI插件板，可連接一個(gè)手輪。
(2)刀架驅(qū)動器。刀架滑板、滑枕控制采用兩臺西門子611D交流伺服驅(qū)動器配西門子1FT6交流伺服電機(jī)，其中X軸為50N•m，Z軸為50N•m帶抱閘，全部配15m西門子電機(jī)動力電纜、反饋電纜；配西門子電子手輪，安裝在控制懸掛按鈕站上，方便操作人員進(jìn)行對刀操作。
(3)7-300PLC可編程序控制器：840D內(nèi)置CPU315-2DP，S7-300PLC，選擇三塊32點(diǎn)INPUT板，五塊16點(diǎn)OUT板，I/O板配連接電纜和端子連接器，輸出控制繼電器全部采用OM-RON利用PLC代替電路中大量的繼電器和接觸器的控制電路，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的所有邏輯順序控制任務(wù)，包括：主軸換擋、油泵、潤滑、四工位刀架交換、夾緊放松、控制電源、保護(hù)等控制。
(4)數(shù)控系統(tǒng)及進(jìn)給驅(qū)動部分加裝隔離電源，驅(qū)動器電源進(jìn)線加裝交流電抗器，數(shù)控系統(tǒng)電源進(jìn)線加裝濾波器。保證所有裝置接地良好。
(5)西門子840D具備反向間隙補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償，可對一機(jī)床的兩個(gè)軸向移動分別進(jìn)行補(bǔ)償，消除傳動間隙同時(shí)調(diào)整系統(tǒng)和驅(qū)動器參數(shù)，使機(jī)床具有較高的回零精度。
(6)設(shè)置全方位報(bào)警文本功能，使系統(tǒng)能自動檢測由于誤操作和編程錯(cuò)誤引發(fā)的各種故障系統(tǒng)除進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動作外，同時(shí)顯示報(bào)警號和報(bào)警文本。
2．主軸及其他電氣控制部分
(1)主軸傳動系統(tǒng)采用西門子611D數(shù)字化交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改造西門子大型交流控制電源模塊，功率132kW，配西門子125kW交流電機(jī)主軸調(diào)速系統(tǒng)，裝置電源加進(jìn)線電抗器。主軸調(diào)速給定由數(shù)控系統(tǒng)程序S指令設(shè)定。主軸啟動、停止、點(diǎn)動、變速、換擋等操作都集成在系統(tǒng)操作面板上。
(2)其他控制部分的改造。保留原機(jī)床其他的控制功能，控制動作由PLC完成，對PLC程序S5-S7轉(zhuǎn)換，保持原機(jī)床控制過程。
(3)電氣控制柜采用原控制柜，主要相關(guān)兩類控制元件全部選用施耐德、西門子元器件。電柜出線按原機(jī)床電氣柜部件順序排列，電柜至機(jī)床連線全部采用工業(yè)插頭連接。
(4)電氣控制柜加裝兩臺工業(yè)用電柜空調(diào)器。
(5)更換懸掛操作臺面板及面板元件。面板采用3mm鋁材，表面鈍化處理，保留原面板顏色和布置，原機(jī)床操作方式不變。
3．機(jī)械、液壓部分
(1)更換X、Z軸驅(qū)動電機(jī)，制作電機(jī)過渡聯(lián)結(jié)板，更換電機(jī)傳動齒輪，檢修傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)。
(2)更換主軸電機(jī)的定位及聯(lián)結(jié)器，更換主軸電機(jī)。
(3)更換伺服電機(jī)和防護(hù)罩。
4．改造后控制系統(tǒng)的主要功能
(1)直線、圓弧、螺旋線插補(bǔ)；
(2)手動、單段、步進(jìn)、自動等多種運(yùn)行方式；
(3)標(biāo)準(zhǔn)的G功能、M功能、T功能；
(4)絕對／增量，公／英制編程；
(5)刀具半徑補(bǔ)償，長度補(bǔ)償；
(6)進(jìn)給率f編程并在加工過程中連續(xù)可調(diào)；
(7)可設(shè)定零點(diǎn)偏置；
(8)倒圓、倒角功能；
(9)車削循環(huán)、圖形顯示；
(10) R參數(shù)編程，子程序功能；
(11)與PC機(jī)通過RS232口的通信功能、DNC功能。
三、改造效果
用雷尼紹激光干涉儀對數(shù)控立車的精度進(jìn)行了檢測。在X軸檢測了42個(gè)點(diǎn)，間距為35mm，違禁詞誤差為0.026mm。在Z軸（豎向）檢測了30個(gè)點(diǎn)，間距為30mm，違禁詞誤差為0.025mm。改造后數(shù)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能齊全。設(shè)備運(yùn)行已超過1年，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，可滿足機(jī)車及地鐵車輛輪轂加工的工藝要求。
