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立式車床數控改造電氣控製部分安(ān)裝與調試
2016-10-28  來源: 沈陽機床股份(fèn)有限公司中(zhōng)捷立加分公司  作者:智長會 閔廣(guǎng)吉

       摘要:提高(gāo)機床的數控化率(lǜ)主要有兩種(zhǒng)方式:一是購置新(xīn)的數控(kòng)機床,二是對舊有機床進(jìn)行數控化改造。對這些機(jī)床進行數控化改造(zào)和更新,可(kě)形成(chéng)上千(qiān)億的更(gèng)新市場需求,對保持經濟增長可發揮一定的作用。本文對普通立車進行數控化(huà)改造,解決了(le)企業先進設備(bèi)缺乏的(de)難題。
 
      關鍵詞:立式車床;數控改造;電氣控(kòng)製
   
      1.C5126數控改造的總體方案
 
      C5126立式(shì)車床數(shù)控化改造主要包括三個方麵:機械傳(chuán)動結構的(de)改造,電氣驅動係統的改造(zào),數控係統的改造。
 
      機械結構的改造主要包括主軸傳動係統的改造、進給係統的改造以及(jí)橫梁機械結構的(de)改造。主軸傳動係統的改造目(mù)標是實現(xiàn)無級(jí)調速;進給係統的改造主要是通過對立刀架水(shuǐ)平和垂直絲杠的驅動係統改造(zào),實現數控(kòng)車床所必須的X、Z軸的改(gǎi)造。將原車床立刀架的垂直絲杠改(gǎi)造並(bìng)定義(yì)為數控車床(chuáng)的(de)Z軸(zhóu),立刀架的水平絲(sī)杠改造並定義(yì)為(wéi)數(shù)控車床的X軸。改造目標要實現與驅動電機的配合,同(tóng)時考慮機械結構的(de)安裝(zhuāng)情況(kuàng),合理利用空間;橫梁機械結構(gòu)的(de)改造目標是簡化夾緊機構,方便實現上升下降的控製。
 
      電氣係統的改造需要(yào)拆除舊機床的電氣控製元件,因為改造後的(de)設備為數控設備,許多電氣控製元(yuán)件(jiàn)已經無法完成數控係統的控製功(gōng)能,為了實現對改造後機床的控製必須(xū)全(quán)部換掉。改造後通(tōng)過(guò)變頻器實現(xiàn)主軸的無級調(diào)速控製(zhì),並選擇與安裝(zhuāng)編碼器等電氣(qì)元件,通(tōng)過合理選擇驅動電機(jī)與驅動器控製進給軸的(de)運動。改造後的機床功能圖如圖1.1所示。

 

        


                    圖1.1改造後的機(jī)床功能圖
   
      數控裝置(zhì)發出信號分別控製主軸、X軸、Z軸、橫梁等(děng)部件(jiàn),主軸、X軸與Z軸的位置控製為半閉環控製(zhì),通過指令控製,輸出進給信號與方向信號到驅動器(qì),驅動電動機運行,並將檢測到(dào)的(de)位置信號反饋到驅動器,由自身部的位置比較模(mó)塊完成反饋位置與要求位置比較後(hòu),並(bìng)修(xiū)正下一周期的旋(xuán)轉,不需CNC裝置的位置控製模塊進行反饋比較、速度修正。
 
      2.電氣控製部分分析和改造
 
      2.1主軸電氣控製方案選擇
   
      主軸通常有交流與直流兩種(zhǒng)調速(sù)方(fāng)式。直流調速一(yī)般采(cǎi)用直流主軸電動機(jī)配合全數字直流調(diào)速裝置實現,這種(zhǒng)設計體積(jī)小,結構緊湊(còu),調速控製力度較好,且調速性能穩定,但是成本較高。交流主(zhǔ)軸電動機采用(yòng)變頻調速控製,其特點是調速(sù)和起(qǐ)製動性能好,高效率、高(gāo)功率因(yīn)數和適用範圍廣泛。另外,采用變頻器調速的最大優點是可以利用機床原有(yǒu)的(de)主軸電機,實現轉速的方便調控,改造成本較低。結合改造設(shè)備的情況,完成主軸驅動形式的改造,通過變頻調速實現對主軸轉速的無級(jí)調速。
 
     2.2進(jìn)給軸電(diàn)氣控製方案選擇
 
     進給(gěi)伺服機構的控製方式(shì)通常有開環控製、全閉環控製與半閉環控製三種方式(shì)。開環控製(zhì)方式沒有反饋係統,此種控製(zhì)方式(shì)的最大特點是控製方便,結構簡單,價格便宜。數控係統(tǒng)發(fā)出的位移指令信(xìn)號(hào)流是單向的,不存在穩定(dìng)性問題,由於機械傳動誤差不經過反饋校(xiào)正,位移精度一般不(bú)高。
 
     全閉環控製方式的反饋采用直線位移檢測元件,但是機床傳動中的摩擦係數、剛性和間隙均為非線(xiàn)性,並且整個機(jī)械傳動鏈的響應時間(jiān)又非(fēi)常大(dà),這些主要(yào)用(yòng)在高精度的設備。半閉環控製(zhì)方式把反饋元(yuán)件直接安裝在伺服電動機或絲杠端部,由於大部分(fèn)機(jī)械傳動環節(jiē)未包括在係統閉環環路內,因此可獲得較穩定的控製特性。根據本設備的改造(zào)要求(qiú)選(xuǎn)擇使(shǐ)用半閉環控製方式(shì),如圖1.1所示。X軸和Z軸的T型絲杠末端安裝編碼(mǎ)器,並安裝驅動器、驅動(dòng)電機和限位開關,按照電氣安裝和原理圖的設計接好(hǎo)線,並依據實際需求和電氣樣本準確的完成電氣設備的選型。
 
     2.3數控係統的(de)選型
   
     被改造機床的控製功能要求是選擇合適的數控(kòng)係統首先要考慮的問題。在選用時第一要考慮各項功(gōng)能是否滿足要求,第二要確保係統工作可靠(kào)性。通過性能與價(jià)格比,選取物美價廉的數控係(xì)統,並要考慮數控(kòng)係統的售後服務(wù)和故障維修等(děng)情況。目前國內采用比(bǐ)較多的數控係統有:FANUC數控係統、SIEMENS數控係統(tǒng)、三菱數控係統、華中數(shù)控係統(tǒng)等。
 
      3.電氣控製部分(fèn)的安裝調試(shì)
 
      3.1電氣控製部分安裝要點
 
      電氣控製部分的安裝是接線(xiàn)與控(kòng)製元器件的布置。電氣櫃是電氣控製部分的(de)安裝主要部分,它裏(lǐ)麵涵蓋了幾乎所有的強電與弱電(diàn)控製(zhì)。按照線路圖以及(jí)電氣櫃(guì)的設計,尺寸和接線原則把電氣控製原件安裝到位,安裝中要詳細閱讀元(yuán)器件的說明書,按照安全的操作規範來(lái)進行安裝。安裝中認真仔(zǎi)細,特別注意變頻器、驅動器等(děng)主要元器(qì)件(jiàn)的安裝,選擇正確的接線端子來安裝並注意線序,以防接錯(cuò)位置損壞元器件。
 
      3.2安裝調試(shì)
 
      電氣控製部分要逐一檢查變頻器連線,驅動器連線,行程開(kāi)關,交流(liú)接(jiē)觸器,繼電器,熔斷器等(děng)元件,按照電氣原理圖完成電(diàn)氣櫃布(bù)局和整體接線,安(ān)裝(zhuāng)好後就是進行動作檢驗。
 
      (1)正麵(miàn)櫃內的元件的安裝:先安裝(zhuāng)核心部分數控(kòng)操作麵板,並連接電纜,接下來(lái)再安裝伺服驅動器以及電(diàn)機編碼器,隨後安裝塑料殼斷路器、小型斷路器(qì)、交流接觸器、電機編碼器、互感器、開關電源、中間(jiān)繼電(diàn)器、熔斷器、端子排等其它相關的電氣元件,在接線的過程中在線(xiàn)上標上記號,便於連接其它櫃內的接線(xiàn)也便於引出線,在接線的過程中要認真謹慎,避(bì)免誤接線引起(qǐ)的元器件損壞。
   
      (2)反麵櫃內(nèi)電器元件的安裝(zhuāng):根據變頻器安(ān)裝所需的位置,安裝好變頻器。把需要的電纜一端接在變頻器所要使用的端子上,一端引出並做上(shàng)記號;並進一步安裝隔離變壓器、軸流風扇、製動單元、隔離變壓器、製動電阻,連接好相互之間的連線(xiàn),把要引出的線做上記號,便於按照線路圖進行安裝。安裝好後要注意所有電氣元器件上的連(lián)線是(shì)否充分(fèn)連接,避免有短路和未連接的情況出現,按照功能要求接好線。
 
      (3)麵板元件布局的安(ān)裝:麵板元器件主要是數控裝置的報警以(yǐ)及信號顯示裝置,主要是電流表、電壓表、紅色指示燈、綠色按鈕、急停按鈕、三位旋鈕等顯(xiǎn)示與控製按鈕,這部分接線一定(dìng)要(yào)注意線的位置不能接錯,否則(zé)會影響(xiǎng)信號的判斷(duàn)。
 
      (4)加裝限位開關,限位(wèi)開(kāi)關的位置一定要安裝比較準確,以免出現(xiàn)控製與實際運行距離的差別。
 
      接下來進行送電檢測:
    
      1)確認電源電壓相序切斷各分(fèn)路空氣開關或熔斷器,閉合(hé)機床總開關,檢查輸入電源(yuán)電壓相序正確與否。其方法可用相序表或示波器判斷,特別是伺服驅動采用晶閘管控製的電路。如相續不符,一通電就(jiù)會(huì)燒斷熔絲,甚至造成器件損壞。
      2)接通強電櫃交流(liú)電源。
      3)接通直流電源。
   
      檢查測量各直流電源是否正常,檢查時需結合當地供電電壓的峰穀值(zhí)情況,其(qí)偏差(chà)值是否超出(chū)其允許範圍。
 
      結論(lùn)
 
      本文對普通立車進行(háng)了數控化改造,改(gǎi)造後的機床(chuáng)通過圓弧等指令的數控編程(chéng)可以很方便地加工出普通立式車床無法加工的複雜曲(qǔ)麵類(lèi)零件。

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