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摘 要：介紹成功改造進(jìn)口數控立式車(chē)床的方案和內容，為類(lèi)似數控立式車(chē)床的改造提供了成功經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：數控立式車(chē)床；控制系統；改造
中圖分類(lèi)號：TG659 文獻標識碼：B
型號為RMQ1600的數控立式車(chē)床是1987年從原西德引進(jìn)的設備，承擔電力機車(chē)輪轂的機械加工任務(wù)。該立車(chē)的原控制系統為西門(mén)子8系統，服役18年來(lái)從未出現過(guò)大的故障，機械精度較穩定、但是，2003年以來(lái)，該立車(chē)的技術(shù)狀況每況愈下，嚴重影響生產(chǎn)。2005年，對該數控立車(chē)的控制系統進(jìn)行了升級改造，對機械部分進(jìn)行了全面檢修改造后使用效果良好，達到了預期效果。
一、改造要求及基本方案
根據改造要求決定將原系統改造為西門(mén)子840D系統。將主軸、伺服軸的直流傳動(dòng)改變成交流傳動(dòng)，更換X、Z軸進(jìn)給電機和配套的驅動(dòng)系統，更換主軸電動(dòng)機，使系統提升到上世紀90年代后期國際水平。改造前對機械部分進(jìn)行了全面檢查，并使各項機械精度恢復到最佳狀態(tài)。
二、改造方案
1．數控系統
(1)西門(mén)子840D CNC系統。系統主機為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機床控制面板，帶主軸和進(jìn)給倍率開(kāi)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)刀架驅動(dòng)器。刀架滑板、滑枕控制采用兩臺西門(mén)子611D交流伺服驅動(dòng)器配西門(mén)子1FT6交流伺服電機，其中X軸為50N•m，Z軸為50N•m帶抱閘，全部配15m西門(mén)子電機動(dòng)力電纜、反饋電纜；配西門(mén)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)現機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、保護等控制。
(4)數控系統及進(jìn)給驅動(dòng)部分加裝隔離電源，驅動(dòng)器電源進(jìn)線(xiàn)加裝交流電抗器，數控系統電源進(jìn)線(xiàn)加裝濾波器。保證所有裝置接地良好。
(5)西門(mén)子840D具備反向間隙補償、絲杠螺距誤差補償，可對一機床的兩個(gè)軸向移動(dòng)分別進(jìn)行補償，消除傳動(dòng)間隙同時(shí)調整系統和驅動(dòng)器參數，使機床具有較高的回零精度。
(6)設置全方位報警文本功能，使系統能自動(dòng)檢測由于誤操作和編程錯誤引發(fā)的各種故障系統除進(jìn)行相應的保護動(dòng)作外，同時(shí)顯示報警號和報警文本。
2．主軸及其他電氣控制部分
(1)主軸傳動(dòng)系統采用西門(mén)子611D數字化交流調速系統進(jìn)行改造西門(mén)子大型交流控制電源模塊，功率132kW，配西門(mén)子125kW交流電機主軸調速系統，裝置電源加進(jìn)線(xiàn)電抗器。主軸調速給定由數控系統程序S指令設定。主軸啟動(dòng)、停止、點(diǎn)動(dòng)、變速、換擋等操作都集成在系統操作面板上。
(2)其他控制部分的改造。保留原機床其他的控制功能，控制動(dòng)作由PLC完成，對PLC程序S5-S7轉換，保持原機床控制過(guò)程。
(3)電氣控制柜采用原控制柜，主要相關(guān)兩類(lèi)控制元件全部選用施耐德、西門(mén)子元器件。電柜出線(xiàn)按原機床電氣柜部件順序排列，電柜至機床連線(xiàn)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，原機床操作方式不變。
3．機械、液壓部分
(1)更換X、Z軸驅動(dòng)電機，制作電機過(guò)渡聯(lián)結板，更換電機傳動(dòng)齒輪，檢修傳動(dòng)系統機構。
(2)更換主軸電機的定位及聯(lián)結器，更換主軸電機。
(3)更換伺服電機和防護罩。
4．改造后控制系統的主要功能
(1)直線(xiàn)、圓弧、螺旋線(xiàn)插補；
(2)手動(dòng)、單段、步進(jìn)、自動(dòng)等多種運行方式；
(3)標準的G功能、M功能、T功能；
(4)絕對／增量，公／英制編程；
(5)刀具半徑補償，長(cháng)度補償；
(6)進(jìn)給率f編程并在加工過(guò)程中連續可調；
(7)可設定零點(diǎn)偏置；
(8)倒圓、倒角功能；
(9)車(chē)削循環(huán)、圖形顯示；
(10) R參數編程，子程序功能；
(11)與PC機通過(guò)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控立車(chē)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。改造后數控系統的各項功能齊全。設備運行已超過(guò)1年，設備運行穩定，可滿(mǎn)足機車(chē)及地鐵車(chē)輛輪轂加工的工藝要求。
