CNC 數控機床改造技術分（fèn）析-齒輪加工機床網-數控機床（chuáng）市場網

您現在（zài）的位置：齒輪加工機床網> 加工與維（wéi）修> CNC 數控機床改造技術分析

CNC 數控機床改造技術分析（xī）

2020-10-26 來源：河南中鋁裝備有限公司作者（zhě）：李念周

摘要：本文主要敘述 C650 車床采用華中數控 HNC 世紀星係統對其進行改造的方（fāng）案論述，改造的機械及電氣技術分析，對機械部分進行改（gǎi）造的內容及參數；電氣部分改造思（sī）路。

關鍵詞：CNC 數控改造

CNC 機床由於切削用量大、連續加工發熱量大等因素對加工精度有（yǒu）一定影響，切（qiē）削（xuē）動作自動控製，很難由（yóu）人工進行調整（zhěng）、補償，設計製造要求比（bǐ）普通切削（xuē）機床更嚴格，需采取加強剛性、減（jiǎn）小熱（rè）變形、提高（gāo）精度等方（fāng）麵措施（shī）。數（shù）控技術是數字控製（NC，Numerical Control）技術的簡稱，它是一種用數字化的信息（數字、字母和符號）對某一工作過程進行可編程的自動控製技術（shù）。數控技術是綜合機（jī）械加工技術、自（zì）動化技術、計算機技術、測量技術和微電子技（jì）術而形成（chéng）的一門邊緣學科。目前機械製造業的競爭，其實質是智（zhì）能製造的競爭（zhēng），衡量一個國家的機械發展水平，主要是看其數控機床的普及率。采用華中數（shù）控技術，對（duì） C650 車床等設備逐步進行了（le）改造，以較小的成本實（shí）現了（le）機床的數控要求，既為節約了資金，又為企業創造了經濟效（xiào）益。

1、 C650 車床改造的思路

C650 是一台中型臥式車（chē）床，主要（yào）完成一些中等工件產品的加工任務。其最大加工（gōng）直（zhí）徑 1m。該設備使用中故障率高，維修不方便（biàn），且電氣（qì）元件參數受環境溫度影響，經常出現季節性故障。為此，我（wǒ）們擬對該設備進行徹底的電氣及機械大修改造。

首（shǒu）先（xiān），機械部分根據原有設備狀況進行部分修理（lǐ）和改造，保留了床頭箱內（nèi）的所有變速係統，對溜板箱進（jìn）行全麵改造更換，以（yǐ）保（bǎo）證適應伺服調速係（xì）統的需要。並對床身導（dǎo）軌進行加工保證其精度。

其次，運用全數字式（shì）直流調（diào）速裝置對花盤主回路及右刀架進給進行改（gǎi）造；為方便操作，在右刀架（jià）上加裝 X 軸和 Y軸兩套數顯裝置；運用“世紀星”數控係統對左刀架進行改造，其伺服驅動部分選用了某數控集團公司生產的 ZSS1係列直流伺服調速裝置（zhì）；邏輯控製部分，選（xuǎn）用日本三菱的PLC(FX2N-128MR) 取代原機床的交流繼電器控製。

2、 C650 車床（chuáng）改造過程綜述

2.1 機械部分的（de）改造

拆除原有（yǒu）老（lǎo）式（shì）的溜板箱，采用簡（jiǎn）單調速箱，使其在伺服係統控製下能穩（wěn）定可靠的執行（háng）動作；對大（dà）拖板及小拖板進行更換，主要是改變其部分位置的尺寸，增加安裝伺（sì）服係統、數控顯屏的位置，並保證其平衡度及運行精度；床身導軌麵進（jìn）行重（chóng）新加工，保證（zhèng）其粗糙度在（zài） Ra1.6 以（yǐ）下，平（píng）麵（miàn）度在±0.01mm 以內並進（jìn）行表麵淬火，表麵（miàn）硬度達到 HRC56 以上。拖板與導軌進行充分研磨，達到完美配合（hé）。

2.2 花盤及右刀架直流調速係統的改造

在原有的直流（liú）調速控製係統下，機床的花盤經常出現帶不動負荷現象（xiàng），生產（chǎn）效率低，而模擬係統的參數調節又比較困難，且其（qí）參數經常隨季節（jiē）而變化，需要維修（xiū）人員定期檢修和調試。右刀架進給係（xì）統的主要問題在於其低速不穩（wěn）定性，當“吃”刀量很小時，轉（zhuǎn）速表呈（chéng）明顯抖（dǒu）動。這主要是由於原係統的速（sù）度調節（jiē）器的核（hé）心元件放大器存（cún）在阻尼（ní）振蕩（dàng）造成的，走刀係統的（de）不穩定（dìng）嚴重影響了機床的加工精度，為此，將原來（lái）落後的模擬係統改造為目前較為先進的歐陸全數字式直流調速係統。根據 C650 車床主電機及進（jìn）給電機參數的要求，選用歐陸 360 係列SSD-360120A 控製花盤傳動，用 SSD-

36035A 控製走刀。在參數設定（dìng）中，依據（jù）車床的特點，對歐陸360 進行以下靈活（huó）運用。

（1）合理調整花盤停車時間。車床的（de）花盤反轉是刀具的（de）一大殺手，因此在設定（dìng）花盤停車時間 ( 下降時間 ) 時，要嚴格以花盤無反轉 ( 停車時，花盤朝相反方向回轉 ) 為限度。

（2）增加花盤點動的“慢點”、“快點”功能。車床的工件對刀一直是（shì）操作（zuò）工人的難點，以往的花盤點動就隻（zhī）有一個速（sù）度，靠電櫃內部的電位器進行設定，往往很難兼顧，慢了，花盤轉一圈花費時間太長；快了，花盤到目標點停不住，造成效率低下（xià）。為此，在 360 中利用其數字輸入點（diǎn） C6( 正點 )、C7( 反點 )、C8( 複位 ) 以及其內（nèi）部軟件模塊實現快、慢速（sù）點（diǎn）動，速度大小由操作者摁點動按鈕的時間長短決定。釋放（fàng）按鈕，則（zé）花盤速度歸（guī）零。這樣可以做到快（kuài）速（sù）靠近，低速到達。

（3）設定（dìng）電壓限幅值要考慮（lǜ）電壓波（bō）動。

（4）對走（zǒu）刀電機啟動斜坡進行調整。走刀電機啟動之前（qián），首先刹車（chē）電磁（cí）鐵要吸合，鬆開抱閘，所以走刀（dāo）電（diàn）機（jī）要考慮電磁線圈的吸合時間，延時一段時間再升速，避免電機因（yīn）背力而過流。

在公司的多項設備改造中（zhōng），直流調速係統都用到全數字（zì）式直流調速裝置，可靠性還（hái）是性價比較高，尤其是其（qí）液晶顯示的人機操（cāo）作界麵使參數設置變得簡單（dān）易行。360 係列控製器采用標準 Windows 菜單樹形結構，簡單方便，容易（yì）讀取（qǔ）和設定傳動（dòng）參數。顯示出的數值可觀察（chá）或改變。在調試（shì）之初，首（shǒu）先要進行參數設定 (SETUPPARAMETERS)，其中“ 斜坡 ”(RAMPS)、“ 上升 /下降”(RAISE/LOWER)主要針對花盤或刀架（jià）啟動、停止的過程控製；“輔助輸（shū）入 / 輸出”(AUXI/O) 用來設定對象的給定；“ 勵磁控製”(FIELDCONTROL) 決定了係統的勵（lì）磁方式（shì），是內磁場（chǎng），或（huò）是外磁場，以及磁場的（de）限幅大小；“電流環”(CURRENTLOOP)、“速度環”(SPEEDLOOP) 則調節係統的動態特性，例如穩（wěn）定性、帶負載能力等。以上參數都要根據機床的實際（jì）逐一進行設定，當然，360 內部的自整定、自調諧功能也可以在調試中帶來很大的便（biàn）利。

在傳動係統“菜單級”(MENULEVER) 中，有一欄為報警狀態 (ALARMSTATUS)，當係統發生故障時，前麵板上（shàng）的“正常”發光二極管熄滅，人機接口便會自動（dòng）顯示報警（jǐng），並且顯示器將顯示所有報警中的當（dāng）前故障，以便維修人員進行診斷和處理。常見的故障報警有 :OVERSPEEDLEVER( 超（chāo）速報警 )、SPEEDFBKALARM( 速反報警 )、FIELDFALL( 勵磁故障（zhàng） ) 等，由此，可以方便地（dì）查找故障。

2.3 車（chē）床左刀架的數控改造

對於（yú）左（zuǒ）刀架的數控改造，首先是基於左側刀架傳動機構的改造（zào）。原有的傳動機（jī）構是由 1 台直流電機控製走刀，一台交流電機控製快（kuài）送（sòng），刀架運動方向由十字開關控製進刀箱內的電磁閥決（jué）定；現在的傳動機構則由 2 台伺服電（diàn）機分別帶（dài）動光（guāng）杆和絲杆（gǎn），各自控製一個方（fāng）向，這樣兩軸聯動，從（cóng）而（ér）走出型線。伺（sì）服電機與（yǔ）傳動軸（zhóu）之間通過 4:1 的齒輪箱進行減速。伺服電機型號（hào）為（wéi） S-CZK250，額定轉矩 75N·m，最高轉速 1000r/min。伺服電機尾部安裝 1 台測速發電機和 1 台編碼器 (LEC-200BM-G05P)，分別（bié）作速度環和位置（zhì）環的反饋。HNC-21 係列數控裝置采用開放式體係結構，內置嵌入式工業（yè）PC 機、高性能 CPU，配置觸摸屏，集成（chéng）進給軸（zhóu）接口（kǒu）、主軸接口、手持單元接口（kǒu）、內嵌式 PLC 接口、遠（yuǎn）程 I/O 接口（kǒu）於（yú）一體。

(1)4 軸聯動。

(2) 可選配各種類型的脈衝（chōng）式、模擬式交流伺服驅動器或步進電機（jī）驅動器以及 HSV-11 係列串行式伺服單元。

(3) 配置標準機床工程麵板，不占（zhàn）用（yòng） PLC 的輸（shū）入 / 輸出接口。

(4) 配置 40 路輸入接口和 32 路功率（lǜ）放大光電隔離（lí）開關量輸出接口、手持單元接口、模擬主軸控製接口與（yǔ）編（biān）碼器接口，以及（jí）遠程 I/O 板擴展接口。

(5) 采用 10 英寸觸摸（mō）器，全漢字操作界麵，具有故（gù）障診斷與報警設置，多種圖形加工（gōng）軌跡顯示和仿（fǎng）真功能。

(6) 采用國際標準 G 代碼編程，與（yǔ）各種流行的 CAD/CAM自動編程係統兼容，具有直（zhí）線、圓弧、螺（luó）旋線插補，固定循環、旋轉、縮放、鏡像、刀具補償、宏程序等功能。

(7) 加工斷點保存恢複功能，為用戶安全（quán）、方便使用提供保證。

“世紀（jì）星”數控係統是開放式的數控係統軟件（jiàn）平台，適宜二次開發，能靈活地組配不同類型的數控係統和擴充（chōng）係統的功能，因此這種結構具有良好的（de）開放性和可維護性。其中，“編輯程序（xù）”可（kě）以由工藝（yì）人員或操作者（zhě）在該界麵內對加工圖形進行編程，亦可由 USB 接口直接導入入經 CAD/CAM 編製的加工程序；“參數（shù）設置”用來對係統（tǒng）參數、通道參數、坐標軸參數、軸（zhóu）補償值參數、硬件配置（zhì）參數、PMC 係統參數、PMC用戶參數、外部（bù）報（bào）警參數等進行設置，在修改或設置參數之前，必須輸入修改（gǎi）權限密碼（mǎ），否則無法更改（gǎi）；“PLC 管理”是針對“世紀（jì）星（xīng）”的內（nèi）嵌式 PLC，其標準的 PLC 應用程序和配（pèi）套的 PMC 用戶參數文件基本上可以滿足用（yòng）戶的絕大部分需要。由於車床身較大（dà），在數控裝置的連接過程中，要特別注（zhù）意盡量減少信（xìn）號的衰減（jiǎn），信號線全部采用屏蔽線，兩頭用電烙鐵焊牢，中間不要有過渡（dù）。

3 、 C650 車床改造（zào）的使用效果

C650 車（chē）床改造後，帶負載能力明顯增強，加工精（jīng）度也大為提高，並通過數控改造，使這台車（chē）床順利完成了球麵、橢（tuǒ）圓麵等外環型線的加工任務，滿足了生產需要，基本上達到了改造的預期目標.

投稿箱：
如果您有機床行業（yè）、企業相關新聞（wén）稿件發表，或進行（háng）資訊合（hé）作，歡迎聯係本網編輯部，郵箱（xiāng）：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦

業界視點

| 更多

行業（yè）數據

| 更多（duō）

博文選萃

| 更多