DKZ6300 立車數控化改造方案研究
2017-5-23 來源： 濟南邁特力科技集團有限公司 作者：高玉丹 , 李雅潔 , 胡曉麗
摘 要：針對普通立式車床的不足之處，在保留右刀架機械結構和操作功能不變的基礎上 , 對 DKZ6300 立式車床的左刀架進給系統進行了數控化改造。左刀架采用滾珠絲杠、伺服電機和一級齒輪減速，并利用 SINUMERIK 802D 數控系統的半閉環控制實現左刀架的 X 軸和 Z 軸聯動控制，機床改造后 , 大大擴大了機床的加工范圍，同時提高了生產效率和加工精度。本文簡要介紹立式車床的數控化改造過程及 802D 數控系統的安裝調試和部分功能說明。
關鍵詞：立車數控化改造；數控系統 802D；直流調速裝置 6RA70
1 、改造前機床概況
DKZ6300 為某機械廠上世紀七十年代初期從德國引進的立式超重型車床。該機床承擔著重要的任務，但是近幾年來，故障頻繁不斷。該機床原為普通機床，無法完成復雜曲面的加工，刀架垂直和水平快速移動由普通三項交流電機驅動，進刀時通過機械連接，由工作臺轉動帶動各軸同步運動，進刀量與工作臺轉速成正比，進刀減速箱復雜，檔位多，傳動間隙大，故障率高。工作臺拖動采用了電機擴大機——直流發電機——直流電動機的三聯機組方式，造成故障率高，體積大、電耗大、效率低、技術落后。根據實際情況進行了仔細討論和分析，決定對該機床進行大修改造并增加數控系統。
2 、改造方案及內容
DKZ6300 立車的結構為雙柱龍門式，兩個刀架附于橫梁，工作臺由三聯機組拖動（55KW）。由于電氣元件老化，刀架機械精度下降，決定將其中一個刀架改為數控刀架，工作臺拖動電機用直流調速裝置控制，重新制作電氣控制柜，更換所有元器件。為實現銑削和磨削加工目的，在數控刀架上安裝可拆卸的電主軸銑頭和磨頭，用變頻器調速。
經過反復的比較，我們選擇了 802D 數控系統。該系統具有免維護，其核心部件 PCU 將 CNC、PLC、人機界面和通訊等功能集成于一體，可靠性高、易于安裝等優點，在改造過程中，驅動裝置采用西門子系統配套的標準配置，以達到最佳的系統性能，保證機床改造后運行的穩定性和可靠性，且便于日后的維護。原主軸電機為三聯機組驅動直流電機，改造后去掉電機擴大機、直流發電機，直流電機直接由西門子 6RA70 直流調速裝置驅動，主軸速度給定由數控系統提供，根據主軸編程速度指令 S 由 MCPA 自動轉化為模擬電壓，由指令 M3、M4 控制主軸旋轉方向。
銑頭和磨頭為新增加的部件，銑頭功率為 7.5KW，磨頭功率為5.5KW，按傳統設計需用兩臺變頻器，成本高，且占用電柜空間大，因銑頭和磨頭不會同時使用，經過研究比對，西門子 MM440 變頻器可通過參數切換控制兩臺規格參數不同的變頻電機，經調試完全能滿足技術要求，節約了成本。
3 、調試過程簡述
3.1 拓撲驅動器
802D 為簡化驅動器調試，專門設計了驅動調試向導，通過調試向導，可輕松實現驅動的調試。
3.2 PLC 模塊匹配及使用
PP72/48 上標有“POWER” 和“EXCHANGE” 的兩個綠燈亮 – 表示 PP72/48 模塊就緒，且有總線數據交換。如無法檢測到硬件地址，則可能是接線錯誤，電源和地沒接全，1 如不接 0V，輸入點無法檢測到，47、48、49、50 如不接 24V，輸出無法帶動繼電器。
PLC 程序需要處理相關軸信號：V380*0001.5（測量系統 1）、
V380*0002.1（伺服使能）、V380*4001.7（脈沖使能），三個軸信號
必須為 1，軸才能運行。
3.3 系統初始化
在 802D 的工具盒中提供了車床、銑床等的初始化文件。初始化的方法是利用工具軟件 RCS 802 或 CF 卡將所需的初始化文件傳入 802D 系統。從 WINDOWS 的“開始”中找到通訊工具軟件 RCS802，啟動并建立在線連接；找到初始化文件，在“Control 802D”中選擇“Start-up archive (NC/PLC)”，復制并粘貼該文件；NC 斷電、上電后初始化文件生效。
3.4 直流調速裝置 6RA70 調試
調試前需進行參數的總清（恢復到出廠缺省值），初始化完成后方可進行參數調試。
參數分為設定參數和監控參數，分別實現設備運行功能定義以及運行狀態監控。可根據設備調試說明書中的介紹順序調試。例如：實際速度檢測數據設定，使用模擬測速機，P083 = 1 速度實際值由“主實際值”通道 (K0013) 提供，P741=55V 最高轉速時的測速機電壓。
為了得到更優的運行曲線，達到更好的控制精度，當設備初步調試能夠運行后，還需要對各軸進行優化。驅動裝置必須在運行狀態 o7.0 或 o7.1 ( 停機 !) 拆除給定信號 4-5；分別設置參數 P51=25、P51=26、P51=27，P143=1500，P081=1 優化運行后，設置 P169=0、P170=1、P51=28；按下“P”鍵，系統處于等待優化狀態顯示—070；接通 37 號端子，驅動裝置運行在 07.0 或 07.1 狀態；接通 38 號端子，優化開始，顯示 O70—2 3 4，按下“P”鍵后，如果在 30S 之內不接通 38 號端子，系統報 F052 故障，需重新優化。
4 、結論
數控改造后 DKZ6300 立式車床左刀架的重復定位精度、定位精度、精車外圓精度、端面平行度等機床的技術性能參數均得到了提升。機床改造后，可加工內外球面和各種流線型回轉面等，定位精度和加工精度要好于機床改造前，自動化程度大大提高，確保了設備高精度、高性能、高效率地滿足各種加工的需要。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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