數控系統在Ｘ２０１２Ａ龍門銑床改造中的應用分析

張賢寶

摘 要:大冶鋼廠是我國歷史悠久的老鋼廠,很多銑床都是70年代的產品。針對該廠銑床的改造工程,結合西門子公司802D數控系統和6RA70直流控制系統對銑床的成功改造經驗,詳細地介紹了具體的操作工藝流程和方案。為企業利用舊設備改造節省了巨大的資金,并在其各分廠得到了廣泛的技術推廣。

關鍵詞:西門子;802D;系統應用

中圖分類號:TG659文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2009)18-0302-01

1 802D數控系統

802D是目前普及型數控機床的常用CNC,與802、802S相比,其結構、性能有了較大的改進與提高。802D可控制4個進給軸和一個數字或模擬主軸,CNC各組成部件間利用PROFIBUS總線連接。802D可配套采用SIMODRIVE611Ue驅動裝置與1FK7系列伺服電機.基于WINDOWS的調試軟件可以便捷地設置驅動參數,并對驅動器的參數進行動態優化。802D內置集成PLC,可對機床開關量進行邏輯控制。隨機提供標準的PLC子程序庫和實例程序。

802D是基于PROFIBUS總線控制的CNC,它主要由PCU、PP7248、機床控制面板等部分組成。PCU單元為802D核心部分,通過PROFIBUS總線與PP7248、伺服驅動裝置等部件連接,通過COM1、手輪、鍵盤等插座可實現PCU與其它部件的連接和數據交換。輸入輸出模塊PP7248可提供72個數字輸入和48個數字輸出。每個模塊具有三個獨立的50芯插槽,每個插槽內包含24個數字和16個數字輸出,其輸出的驅動能力為0.25A,機床控制面板MPC用于機床操作方式的選擇、主軸起停、軸移動方向選擇、進給和主軸倍率修調等操作,機床控制面板背后的兩個50芯扁平電纜插座可通過扁平電纜與PP7248模塊的插座連接,即機床控制面板的所有按鍵輸入信號與指示燈信號均使用PP7248模塊的輸入輸出點。

與802D配套的交流驅動器——SIMODRIVE 611Ue,是目前西門子公司常用的交流驅動產品,一般帶有PROFIBUS DP總接線口,可組成交流數字驅動系統,但根據需要,也可采用模擬量輸入的閉環調節器模塊作為模擬伺服使用。在SIMODRIVE 611Ue系列驅動器中,主軸驅動與進給伺服驅動的功率放大模塊以及調節器模塊的功能與結構完全相同,兩者可以通用,因此使用非常靈活,可以不再區分主軸和伺服驅動。

2 機床改造的具體方案

首先,對機床的機械部分進行大修,恢復機床的幾何精度,由于該機床經過30多年的運行,機械部分磨損變形,因此在數控改造時必須對機床機械部分進行大修,以確保數控系統運行對機械部分的精度要求。同時,對原機床的整體進行改造,將原機床工作臺的進給蝸輪傳動改為滾珠絲桿副傳動,采用南京工藝裝備廠滾珠絲桿,將原工作臺傳動主電機改為西門子1FK7交流伺服電機,將原工作臺減速機等去掉,重新設計傳動部分。將原橫梁垂銑頭拆下,加裝一套臺灣功陽產數控銑頭,其主軸電機改為交流變頻電機,采用日本富士變頻器進行控制,垂直銑頭滑枕行程為300mm,滑枕進給控制電機采用西門子1FK7交流伺服電機,將原垂直銑頭傳動絲桿改為滾珠絲桿,加裝一套垂直銑頭數控進給裝置,采用西門子1KF7交流伺服電機控制;為了充分利用機床的加工能力,我們對原機床的左右側水平銑頭進行了改造,打斷了原銑頭的傳動工作鏈;由于原水平銑頭是通過工作臺主電機進行傳動的,因此在工作臺換為滾珠絲桿傳動后,必須將遠傳動工作鏈打斷,重新設計一套傳動機構對兩個水平銑頭進行控制,對原機床懸掛按鈕站進行改造,加裝一套西門子操作控制面板。

經過兩個多月的改造、安裝、調試,該設備目前已經改造完畢,投入使用,從目前使用的情況看,802D數控系統運行穩定。該設備經過改造后可以實現工作臺進給軸、數控銑頭橫向進給軸、數控銑頭滑枕進給軸三軸聯動,左右側水平銑頭可以實現獨立運動,可以滿足加工復雜零件產品的工藝要求,加工出的產品質量經檢查達到了數控加工產品的質量標準,該設備改造成功后,不僅擴大了我公司產品的加工范圍,提高了產品的加工質量,而且為我們以后機床數控改造提供了經驗,因而值得總結推廣。