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SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)分析及技術(shù)改造分享

發(fā)布者：宋麗影    來源：蘇州吉海機(jī)電設(shè)備有限公司     發(fā)布時(shí)間：2020-9-19

SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)分析及技術(shù)改造分享：

1、數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)

1.1數(shù)控車床的工作原理及其功能分析

對(duì)于數(shù)控車床而言，以被加工零件的工作圖以及工藝過程卡為依據(jù),通過對(duì)數(shù)控代碼及其程序格式進(jìn)行加工程序編寫的整個(gè)過程進(jìn)行規(guī)定, 在數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行準(zhǔn)確加工程序的輸入,并將已給定加工程序及輸入信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、控制及其處理,而后將處理結(jié)果發(fā)送至控制系統(tǒng)中,從而對(duì)機(jī)床各部件進(jìn)行驅(qū)動(dòng),使其能夠以機(jī)械加工相關(guān)要求為依據(jù)進(jìn)行有序的運(yùn)行,并自動(dòng)進(jìn)行合格零件的制作。由于數(shù)控車床主要負(fù)責(zé)進(jìn)行軸類以及盤類回轉(zhuǎn)體零部件的加工,并自動(dòng)完成園柱面、圓錐面、斷面、圓弧面以及螺紋內(nèi)外工序的切削及其加工過程,因而在機(jī)械制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,經(jīng)改造后的數(shù)控車床也應(yīng)當(dāng)能夠滿足這些功能。

 

  

 

1.2數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)電路分析

1 )主軸電動(dòng)機(jī)的電s控制,主軸電機(jī)為交流變頻電動(dòng)機(jī),主要通過變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng),對(duì)于其正、反轉(zhuǎn)以及速度等主要是由數(shù)控系統(tǒng)控制的。

2)主軸控制,有關(guān)零件程序的輸入信號(hào)包括M03、M04以及M05 ,而有關(guān)機(jī)床操作面板的主要包括主軸的正、反轉(zhuǎn),點(diǎn)動(dòng)及停止，中,主軸正轉(zhuǎn)輸出信號(hào)為Q0.0 ,反轉(zhuǎn)為Q0.1 ,停止為Q0.2。

3 )其他相關(guān)輔助控制主要包括刀架、冷卻泵以及潤(rùn)滑泵等電機(jī)中,冷卻泵電機(jī)控制中零件相關(guān)程序的輸入信號(hào)包括MO8及MO9 ;有關(guān)冷卻控制的輸出信號(hào)為Q0.3。對(duì)于潤(rùn)滑泵電機(jī)控制而言,其輸入信號(hào)主要來自于機(jī)床控制面板的導(dǎo)軌潤(rùn)滑鍵,而輸出信號(hào)為潤(rùn)滑控制Q06。對(duì)于刀架電機(jī)控制而言，其輸入信號(hào)主要來自于刀位的檢測(cè)信號(hào),零件有關(guān)程序T代碼包括I1.0; T1 ;I1.1; T2;I1.2; T3; I1.3; T4 ;刀架正轉(zhuǎn)輸出信號(hào)為Q0.4 ,反轉(zhuǎn)為Q0.5。

2、數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)

2.1數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)總原則

本文以GS30型雙主軸數(shù)控車床為例,對(duì)其電=控制系統(tǒng)的改造及設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。對(duì)于GS30型數(shù)控車床而言,經(jīng)多年使用后,無論在機(jī)械系統(tǒng),還是電氣系統(tǒng)部分均有了較嚴(yán)重的磨損,因而運(yùn)行時(shí)故障率及異常停機(jī)頻率的不斷升高,對(duì)于設(shè)備使用過程的安全性、穩(wěn)定性均造成了嚴(yán)重的影響,并導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率的大幅降低。進(jìn)行GS30型數(shù)控車床的改造時(shí)應(yīng)考慮到其機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能,并確保電氣控制系統(tǒng)的性能維持良好狀態(tài)。改造過程中必須從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益兩大方面進(jìn)行考慮,盡可能維持車床現(xiàn)有的機(jī)械系統(tǒng)以及多數(shù)電控制系統(tǒng),

本文采用了SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床的電e氣控制系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)及其改造,這樣不僅維持了數(shù)控車床的原操作習(xí)慣,還提高了設(shè)備運(yùn)行過程的穩(wěn)定性及其可靠性,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀的有效改善,是一種技術(shù)及經(jīng)濟(jì)方面均較為優(yōu)良的改造方案。

2.2數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)的改造及設(shè)計(jì)方案

1 )數(shù)控車床改造的總體技術(shù)方案

數(shù)控車床主要是由機(jī)械及電氣兩大部分構(gòu)成,進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)時(shí)必須從機(jī)、電兩大方面入手來對(duì)車床各功能實(shí)施及實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行考慮,以數(shù)控車床現(xiàn)狀為依據(jù)進(jìn)行分析對(duì)GS30型數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造,改造后總技術(shù)設(shè)計(jì)圖見圖1。

2)電s氣系統(tǒng)部分的改造

本文采用的是840D數(shù)控系統(tǒng)對(duì)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行了替代,因而有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床位置的控制。840D軟、 硬件配置同本機(jī)床原控制功能相符,即1主軸+5坐標(biāo)軸及雙通道; 10.4寸的液晶顯示器、全功能CNC鍵 盤以及薄型MCP操作面板;選擇的是帶有硬盤功能的PUC ,能夠進(jìn)行友好中文人機(jī)界面的顯示,并具有加工循環(huán)、螺補(bǔ)、圖形編程及其模擬等相關(guān)功能;原有系統(tǒng)被NCU單元611D驅(qū)動(dòng)+ 1PH7主軸電機(jī)+ 1FT6伺服電機(jī)代替,因而確保了各軸功率及扭矩能夠滿足相關(guān)要求的規(guī)定;對(duì)X軸、Z軸、 U軸光柵尺以及W軸編碼器進(jìn)行了更換,并滿足了數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)要求;將副主軸由原來的開環(huán)控制改造成了半閉環(huán)控制,因而確保了同步軸功能的實(shí)現(xiàn);

 

3 )機(jī)械系統(tǒng)部分的改造

對(duì)X、Z、U以及W軸的絲杠螺母副進(jìn)行了更換,并實(shí)現(xiàn)了機(jī)械精度的有效提高;進(jìn)行了新操作站的制作, 并配以了CNC面板、鍵盤及其控制面板。

2.3改造后數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)總圖

由于數(shù)控車床主要包括了控制介質(zhì)、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體以及數(shù)控裝置四大部分,因而經(jīng)改造后的車床系統(tǒng)組成框架圖見圖2。

 

 

 

3、改造后數(shù)控車床的驗(yàn)收

數(shù)控車床驗(yàn)收主要指的是借助于多種高精度儀器來對(duì)車床的機(jī)、電、液、氣等各大系統(tǒng)以及車床整機(jī)所進(jìn)行的單項(xiàng)及綜合性能、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)精度等的檢測(cè),以此為基礎(chǔ)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)。其中,數(shù)控車床驗(yàn)收內(nèi)容主要包括了機(jī)床定位、幾何以及切削等精度的檢測(cè),及整個(gè)機(jī)床的綜合性能檢驗(yàn)等方面。對(duì)GS30型雙主軸數(shù)控車床主要進(jìn)行了如下內(nèi)容的驗(yàn)收:

1 )功能的驗(yàn)證,通過對(duì)手動(dòng)功能以及數(shù)控功能進(jìn)行驗(yàn)證,前者是手動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床M、S及T功能的驗(yàn)證,后者采用了數(shù)控程序?qū)�機(jī)床的各個(gè)部件的功能進(jìn)行了驗(yàn)證;

2 )車床的幾何精

度，以車床驗(yàn)收檢驗(yàn)項(xiàng)目以及允差為依據(jù)對(duì)其幾何精度進(jìn)行檢測(cè),采用的主要儀器包括大理石檢驗(yàn)方箱、磁力表座以及千分表等;

3 )定位及重復(fù)定位的精度,采用的是激光干涉儀來對(duì)X、Z、 U及W軸進(jìn)行了檢測(cè),間距為50mm ;

4 )試切件精度的驗(yàn)證,此項(xiàng)檢測(cè)的是車床的綜合性能及精度;

5) 24 h考機(jī)運(yùn)行,此項(xiàng)主要負(fù)責(zé)對(duì)車床機(jī)械動(dòng)作的穩(wěn)定可靠性能進(jìn)行檢測(cè);

6 )資料的驗(yàn)收及其歸檔。

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