探索GS30數控車床電氣控制系統改造設計

謝曼

摘要：本文以GS30數控車床電氣控制系統為例，對其工藝改進方案總體設計、控制系統改進設計方案進行闡述，并介紹GS30型數控車床的驗收內容，希望能夠為GS30數控車床電氣控制系統的的應用與發展帶來一點理論支持。

關鍵詞：GS30數控車床；電氣控制系統；改造設計

中圖分類號：TG333.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0016-02

1 GS30雙主軸數控車床工藝改進方案總體設計

工作原理。840D數控系統選擇的CPU結構為人機通信CPU、數字控制CPU以及可編程邏輯控制器CPU等三個[1]。

人機通信CPU屬于PUC單元的CPU，其作用在于人機界面軟件中人與機床的通信發揮作用，其涉及到的內容也比較廣泛，例如由用戶文件管理、機床參數設置、加工程序等等。PUC單元內帶的硬盤可以對相關參數與程序進行存儲與備份。

2 控制系統改進設計方案

2.1 改進的總體技術方案

機床主要分為兩個部分，即機械與電氣，在總體方案的設計中，必須對這兩個方面予以充分分析，確保機床功能得以實現，充分了解與分析數控車船現狀，鑒于此，關于GS30型數控車床的技術改進，主要就是涉及到電氣與機械兩個方面，如下圖1為總體技術方案[2]。

2.2 電氣部分改進

控制系統的改進十分必要，因此，我們可以考慮選用840D數控系統，該系統源自于西門子公司，在機床位置控制方面具有較強的適用性。該系統不管是硬件還是軟件，都與本機床原有控制功能需求相符。

液晶顯示器尺寸為10.4寸，操作面板為薄型MCP，鍵盤選擇全功能CNC。

PUC帶有硬盤功能，通過PUC，用戶在獲取中文顯示界面時能夠得到比較友好的體驗，當然，PUC的功能并不局限于此，例如還有加工循環、圖形模擬、圖形編程等等。

為了使各軸功率、扭矩與實際要求相符合，將原系統改為NCU單元+611D驅動+IFT伺服電機+1PH7主軸電機[3]。

對X軸、U軸光柵尺與Z軸、W軸編碼器等進行更換，為數控系統運行提供支持。

采用半閉環控制來代替副主軸的開環控制，使同步軸功能得以實現。

2.3 機械部分改進

數控車床的組成部分為4個，分別是控制介質、數控裝置、伺服系統以及機床本體，如下圖2所示。

3 GS30型雙主軸數控機床驗收

所謂的數控機床驗收，其實就死對相關高精度儀器加以運用，檢測其電氣、機械以及其他方面的綜合性能，基于有效分析，對機床各方面性能進行評定。數控機床驗收的內容也比較多，例如切削精度、定位精度以及幾何精度等等。

關于機床切削精度檢驗，其影響因素比較多，例如幾何精度、定位精度、材料等都可能對其產生影響。以機床切削精度檢測為例，在檢測過程中往往有很多種方法，例如單項加工、標準綜合性試件加工等等，同理，加工內容也包括很多方面，例如直線加工、斜線加工、平面加工以及圓弧加工等等。此外，機床綜合性能也涉及到很多方面，其中電氣、安全、潤滑等裝置都在機械綜合性能的檢測范圍內。對于GS30雙主軸數控車床而言，在驗收過程中應做好六點工作，具體闡述如下：

第一，功能驗證。這一部分主要涉及到兩個方面，即手動與數控功能的驗證。前者一般選擇兩種方法，即手動或MDI，基于此對機床M、S、I功能進行驗證。而后者則是對數控程序加以運用，對機床各部件進行控制，以此來驗證其功能。

第二，機床幾何精度。在機床驗收中，不同項目會有一個允許偏差，基于此，就可以對機床幾何精度進行檢測。在檢測過程中，需要對大理石檢驗方箱、千分表、磁力表座等加以運用。

第三，定位精度與重復定位精度。該部分需要對激光干涉儀加以應用，按照50mm的間距檢測X、Z、U、W等四個軸。

第四，試切件精度驗證。這一部分內容主要涉及到兩個方面的檢測，即機床綜合性能與精度。

第五，24h考機運行。該項工作是主要是對機床進行檢查，需要注意的是，在檢查中應關注機械動作的穩定性與可靠性兩個方面[4]。

第六，資料驗收與歸檔。資料涉及到的內容也比較多，例如SIEMEN840D系統操作說明、相關說明書、參數圖、電氣圖以及檢驗報告等等。基于上述項目的檢驗，即可獲得GS3-型雙主軸數控車床的功能參數，并與標準《數控臥式車床進度檢驗》（GB/T16462-1996）要求進行對比。根據結果，可知數控車床相較于以往，不管是定位精度、幾何進度等方面都得到了一定的提升，機械與電控系統工作的穩定性與可靠性得到增強，資料完整，與改進目標相符合，符合整體驗收要求。

參考文獻

[1]劉波.GS30數控車床電氣控制系統改造設計[J].機電信息，2012，（6）：72-73.

[2]任宏亮.有關數控車床電氣控制系統的改造與設計[J].科學與財富，2013，（4）：60-60，15.

[3]趙妍.電氣自動化數控車床電氣控制設計[J].商品與質量，2016，（48）：337.

[4]蔣磊，刁立信，李海明等.電氣自動化數控車床電氣控制設計[J].硅谷，2014，（22）：15-15，27.endprint