DKZ 6300立車數(shù)控化改造方案研究

高玉丹,李雅潔,胡曉麗（濟南邁特力科技集團有限公司,濟南　250000）

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DKZ 6300立車數(shù)控化改造方案研究

高玉丹,李雅潔,胡曉麗
（濟南邁特力科技集團有限公司,濟南250000）

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(tǒng)進行了數(shù)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(shù)控系統(tǒng)的半閉環(huán)控制實現(xiàn)左刀架的X軸和Z軸聯(lián)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(chǎn)效率和加工精度。本文簡要介紹立式車床的數(shù)控化改造過程及802D數(shù)控系統(tǒng)的安裝調試和部分功能說明。

關鍵詞：立車數(shù)控化改造；數(shù)控系統(tǒng)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(fā)電機——直流電動機的三聯(lián)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(jù)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(shù)控系統(tǒng)。

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(lián)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(shù)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(xiàn)銑削和磨削加工目的，在數(shù)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(jīng)過反復的比較，我們選擇了802D數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(yōu)點，在改造過程中，驅動裝置采用西門子系統(tǒng)配套的標準配置，以達到最佳的系統(tǒng)性能，保證機床改造后運行的穩(wěn)定性和可靠性，且便于日后的維護。原主軸電機為三聯(lián)機組驅動直流電機，改造后去掉電機擴大機、直流發(fā)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(shù)控系統(tǒng)提供，根據(jù)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(tǒng)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(jīng)過研究比對，西門子MM440變頻器可通過參數(shù)切換控制兩臺規(guī)格參數(shù)不同的變頻電機，經(jīng)調試完全能滿足技術要求，節(jié)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(xiàn)驅動的調試。

3.2PLC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(shù)據(jù)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)。從WINDOWS 的“開始”中找到通訊工具軟件RCS 802，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(shù)的總清（恢復到出廠缺省值），初始化完成后方可進行參數(shù)調試。

參數(shù)分為設定參數(shù)和監(jiān)控參數(shù)，分別實現(xiàn)設備運行功能定義以及運行狀態(tài)監(jiān)控?？筛鶕?jù)設備調試說明書中的介紹順序調試。例如：實際速度檢測數(shù)據(jù)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(yōu)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(yōu)化。驅動裝置必須在運行狀態(tài)o7.0 或o7.1 (停機!)拆除給定信號4-5；分別設置參數(shù)P51=25、P51=26、P51=27，P143=1500，P081=1優(yōu)化運行后，設置P169=0、P170=1、P51=28；按下“P”鍵，系統(tǒng)處于等待優(yōu)化狀態(tài)顯示—070；接通37號端子，驅動裝置運行在07.0或07.1狀態(tài)；接通38號端子，優(yōu)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(tǒng)報F052故障，需重新優(yōu)化。

4　結論

數(shù)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(shù)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。

參考文獻：

[1]《SINUMERIK 802D功能說明》[S].

[2]《西門子6RA70全數(shù)字直流調速裝置使用說明書》[S].

[3]任建生,王周.CQ5250立車之數(shù)控化改造[J].機電新產(chǎn)品導報,2005.

[4]熊清平.華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)對大型立車的數(shù)控改造[J].制造技術與機床,1999.

作者簡介：高玉丹（1985-），女，河南新鄉(xiāng)人，本科，助理工程師，主要從事：自動化方向的研究。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.238