N一084數控車床刀架升級改造
2016-10-14 來源：轉載 作者：陳培亮
摘要：N一084數控車床刀架系統存在的f*-I題，升級改造刀架系統，介紹改造實施過程，改造涉及的電路接線及PMC程序編制，改造效果良好。
關鍵詞：數控車床；刀架；程序；改造；電路
1.存在問題
淮海工業集團有限公司10臺N一084數控車床(南京數控機床廠生產)，采用FANUC 0i Mate系統和BWD8—100型電動刀架(常州亞興數控設備有限公司生產)。BWD8—100型電動刀架為8工位，換刀時只能沿1個方向由低號向高號順時針旋轉，如1。刀位向8*刀位換刀時，刀盤必須順時針旋轉l周才能選中目標刀位。換刀時間長且運行不穩定，故障頻發，10臺數控機床價值三百多萬元，目前因刀架問題長期無正常運行。為此決定對BWD8—100型電動刀架進行升級改造。對目前市場上進口、國產刀架進行調研后，決定采用性價比較高的AK3180A數控回輪刀架(煙臺環球機床附件集團有限公司生產)作為替代升級品。AK3180A數控回輪刀架引進意大利Baruffaldi公司技術，可確保零件通過一次裝夾自動完成車削外圓、端面、圓弧、螺紋和鏜孔、切槽、切斷等加工工序。
2.改造方案
改造技術難點是機械連接、刀架控制電路和刀架PMC控制程序均需重新設計，而且確少原機床廠設計資料，改造風險大。為慎重起見，先在l臺N一084數控車床進行改造，成功后，再推廣至其余機床。
3.改造實施
3.1機械連接
(1)AK3180A刀架安裝固定位置和原刀架不同，因此，必須根據AK3180A刀架實際安裝固定尺寸，對上拖板進行安裝螺孔的修配加工。
(2)AK3180A刀架中心高度比原刀架中心低10 mm，因此需重新配制刀架墊板和刀架定位銷。
3.2控制電路
AK3180A刀架結構及傳動原理與原刀架不同，因此控制信號、點數不同，需要重新設計控制電路。兩種刀塔I／O(輸入，輸出)信號對比見表1，可以看出，除采用二進制8421編碼刀號信號、選通信號和公共信號外，其余信號均為新增輸入輸出信號。
(1)FO輸出控制電路(圖1)。Y3．2和Y3．3為新增加輸出信號，利用喲板輸入輸出空余點A21和B21，通過NC輸出信號給中間繼電器線圈，使用Y32和Y3．3中間繼電器射I通斷電來控制電機抱閘、預定
圖1 AK3180 7J架PMC輸出信號控制電路
圖2 AK3180刀架PMC輸入信號控制電路
位電磁鐵動作。注意電機抱閘、預定位電磁鐵采用DC 24 V電源，且工作時電流較大，由于原來向NC供電的DC24 v開關電源容量不夠，同時確保NC系統24 v不會受到干擾。因此，需新增加1個DC 24 V開關電源專門向電機抱閘、預定位電磁鐵供電。
圖3數控轉塔刀架操作流程
(2)m輸人信號電路(圖2)。根據I／O接口輸入點占用情況，利用空閑點，分別設置B12對應X13．5奇偶校驗、B4對應X11．5刀架電機過熱、A13對應X13．6鎖緊檢測開關、B13對應X13．7預定位檢測開關新增輸入點信號。為便于和原電路圖結合，對新增加信號線，直接以信號名稱標注信號線。采用0．5mill2x16芯電纜作為刀架信號線，預留2根作為維修備用。
(3)電機正反轉控制電路。根據AK3180刀架傳動原理，重新設計正反轉控制電路。
(4)刀架接線排端子與I／O信號連接電路。所用16芯電纜要直接與I／O板輸入輸出接線端子相對應并連接，應盡量避免電纜中間出現節點，確保I／O信號可靠。
3.3運行過程
刀架轉位必須先斷開剎緊裝置，然后PMC程序才能輸出控制信號給中間繼電器K15或K16(圖1)，向刀架電機供電，按選擇方向旋轉。當編碼器前1工位的選通信號下降沿到達時，則預分度電磁鐵立即供電(選通信號下降沿到達至電磁鐵供電最大延遲必須小于60 ms)。電磁鐵接電后，待預定位電磁鐵銷插入主軸等分鍵槽內，回轉被迫停止，接收到預分度接近開關信號(由0上跳為1)后，電機立即停止，50 ms后，電機反向旋轉使刀架剎緊定位。刀架剎緊定位后，鎖緊接近開關輸出由O跳變到1。該信號發出立即使電機停止，剎緊線圈通電(鎖緊接近開關發出信號至電機停機制動最大延時小于60 ms)。鎖緊開關發出鎖緊信號后，控制系統進行位置檢測，以發出允許刀架進行切削加工工件的指令。200 ms后電磁鐵斷電(刀架鎖緊結束時，電磁鐵是否斷電不影響刀架鎖緊精度)。注意如果刀架在轉位過程中電控部分故障急停，再次啟動時必須沿停止前的運動方向重新開始，具體操作流程見圖3。
圖4滿足換刀條件
圖5換刀準備
圖6換刀過程1
3.4 PMC程序編制
根據AK3 1 80A刀架運行信號波形圖及運行流程，編制PMC控制程序，PMC參數K2為刀塔的選擇開關，當K2--00000101時，即K2．0=1、K2．1--0和K2．2=1，AK3180A刀塔才能有效，最后調試時，按照波形
圖7換刀過程2
圖和操作流程，對PMC程序中定時器對應的PMC參數(T數據表中對應的T參數)進行賦值(表2)。PMC程序中l(2．0開關參數接通后，在選擇不同機床操作模式下，可允許執行換刀指令，操作模式為互鎖關系(圖4)；具備換刀條件后，換刀準備在1000 ms內完成(圖5)；換刀指令發出后，延時200 Ills開始換刀，若6000 Ills內未完成換刀過程，則輸出換刀超時報警(圖6)；寫入目標刀號與當前刀號比較(圖7)；換刀過程3-7的PMC程序略；若換刀過程中，出現一些原因未能完成換刀，則輸出換刀故障報警(圖8)；各種報警信息顯示(圖9)。
圖8換刀過程故障輸出
圖9報警信息顯示
10臺N-084數控車床刀架升級改造后，盤活了公司長期停用的固定資產，解決了生產設備棘手問題，同時鍛煉和提高了維修隊伍，為今后數控設備維修改造提供了寶貴經驗。
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