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當前位置: 首頁 > 新聞頻道 > 設備改造 > 臥式銑床數控系統改造方法研究
臥式銑床數控系統改造方法研究
來源:中國數控機床網   發表時間:2018-12-15 12:23:00  瀏覽次數:
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臥式銑床是八十年代末從東德購入的一臺普通數控機床。有繼電器控制和一個具有定位功能的數控裝置及PLC組成的控制系統。有四個進給軸和一個主軸,另加一個機械切換旋轉軸,四個進給軸由兩套可控硅驅動裝置切換驅動,單獨一套主軸驅動系統。由于電氣控制元件老化,整體可靠性差,故障頻繁,現在已經無法正常使用。為解決上述問題,針對BFT130臥式鏜銑床的結構特點,對其進行數控化改造。該機床機械傳動采用了定比齒輪箱和滾珠絲杠,機械精度好,傳動精度較高,能夠滿足數控改造的基本要求。

對機床狀況的了解深入與否往往決定一個項目的成敗?筛鶕桓脑鞕C床的結構。性能、運行狀態、現有加工精度、特殊功能等要求,結合電纜長度、電機扭矩及額定轉速、主軸功率。系統安裝空間等細節提出性能價格比最優的選型與配置方案。該改造項目我們采用西門子新型SINUMERIK 840 Di數控系統和 S7~300可編程控制器,伺服驅動系統采用三套 61交流驅動及IFTS交流伺服電機,并與位置檢測元件一起構成全閉環控制系統。對主軸的控制采用英國歐陸590全數字直流調速系統,取代原有電器控制元件,重新配制電氣控制柜。BFT 30臥式鏜銑床有一個主軸和四個進給軸,編制新的PLC邏輯控制程序可以實現機床三軸聯動,進行三維的立體加工。SINUMERIK 840 Di數控系統具有3D插補、螺旋線插補、鉆削和銑削循環加工、圖形與坐標編程、圖形仿真、螺紋轉速進給功能,還有刀具半徑和長度補償、絲杠螺距和齒輪間隙補償等功自自。

SINUMERIK 840 Di數控系統是西門子公司于2001年研制的高檔數控系統,該系統提供了一個基于PC的控制概念。它除了高度的軟硬件開放性,還具有以下顯著特點:CNC控制功能與HMI功能一起都在 PC處理器上運行;840 Di帶有大量標準化工業PC機接口,用于驅動和 I/O的PROFIBUS—DP現場總線,WINDOWS NT操作系統,OPC應用接口和NC控制軟件。840 Di適用于多種機床的數控系統技術改造,具有廣泛的應用前景。

SINUMERIK 840 Di數控系統有三種基本工作方式:AUT(自動)、JOG(手動)和MDA(手動數據輸人/自動加工)方式。此外還有四種機床功能:增量點動功能(步進)、重定位功能(斷點返回)、返回參考點功能和設定實際值功能(刀補)。此外SINUMERIK 840 Di數控系統的PCU 50還帶有一個SG硬盤,可以把SINUMERIK 840 Di數控系統的數據(包括NC數據。PLC數據和補償數據)備份到硬盤上,也可以通過 RS 232端口或軟驅備份到外部PC,極大的方便機床的操作與維護。機床采用西門子S 7—300 PLC邏輯控制器,原來的機床邏輯控制由西門子S 7—300可編程邏輯控制器所取代。西門子S 7-300 PLC有一條MPI現場總線與PCU連接,通過MPI總線與主機進行信息交換。首先在PCU 50中對S 7一300的軟件進行硬件組態的設置。使S 7—300的軟件在 840 Di數控系統中體現。然后進行 PLC的編程。對PLC的編程可分以下幾個步驟進行:

a.分析機床的電氣控制原理和結構特

b.消化理解原機床電氣邏輯控制程序功能;

C.建立新的PLC程序框圖;

d.編制新的軟件和硬件接口程序;

e.編制新的功能塊程序。

臥式銑床數控系統的零件加工程序是國際標準化的ISO代碼編制的,它可以利用自動編程工具軟件的圖形編程功能,形成引 代碼的零件加工程序或用手工編程。除了 840 Di數控系統編程手冊所描述的功能代碼外,還針對該機床的結構特點,通過PLC編程控制機床,使其具有如下輔助的M代碼功能。

該機床采用的伺服系統是6ilA交流驅動系統。數控機床的性能很大程度上取決于伺服驅動系統以及位置控制系統的性能,如機床的最高運行速度、跟蹤精度、定位精度。重復定位精度等重要指標均取決于伺服驅動系統以及位置控制系統的動態和靜態特性。伺服驅動系統是由電機和速度控制單元組成,它可以任意調節速度并提供切削過程所需要的轉距和功率。位置閉環控制系統需要位置反饋檢測元件,它是基于反饋控制原理工作的,把反饋信號與輸人的指令進行比較,以形成誤差值,并用此誤差值來控制伺服機構運轉。位置控制是精確的控制機床運動部件的坐標位置,快速而準確的跟蹤指令運動。

首先拆除原電氣控制系統,安裝新的電氣控制柜及數控系統,將機床上的電氣信號元件連接到控制柜,通過加工法蘭和連接齒輪安裝電機。

按照臥式銑床的電氣與數控設計圖紙,完成硬件連接,并將安裝有 SIMATIC S 7-300的編程軟件的電腦通過SINUMERIK FM—NC數控系統的 RS 232串口聯機,系統可以通電調試。首先將各種機床數據、PLC機床控制程序,報警文本等信息傳送到 SINUMERIK 840 Di數控系統,操作機床的各種基本功能,如機床控制面板的操作、急?刂、行程限位控制、回參考點控制等;另外還有外圍設備的控制功能,如液壓。潤滑、進給軸機械夾緊放松、主軸換檔等。按照不同的功能和調試的實際情況,可對數控系統的參數進行修改。

臥式銑床經過改造后通過一段時間的運行證明,SINUMERIK 840 Di數控系統在BFT 130臥式鏜銑床的數控改造中的應用是成功的,技術是先進的,達到并超過了預期的目標。該機床的各項配置(包括軟件、硬件和電氣)都達到并超過了原有機床性能。國內同等規模的數控臥式鏜銑床,價格都在200萬人民幣左右。該臥式鏜銑床的改造成功,緩解了我公司零部件加工制造中的緊張情況,已經為我公司創造出很大的經濟效益。

 
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