DKZ6300 立車數(shù)控化改造方案研究
2017-5-23 來(lái)源： 濟(jì)南邁特力科技集團(tuán)有限公司 作者：高玉丹 , 李雅潔 , 胡曉麗
摘 要：針對(duì)普通立式車床的不足之處，在保留右刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)和操作功能不變的基礎(chǔ)上 , 對(duì) DKZ6300 立式車床的左刀架進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)控化改造。左刀架采用滾珠絲杠、伺服電機(jī)和一級(jí)齒輪減速，并利用 SINUMERIK 802D 數(shù)控系統(tǒng)的半閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)左刀架的 X 軸和 Z 軸聯(lián)動(dòng)控制，機(jī)床改造后 , 大大擴(kuò)大了機(jī)床的加工范圍，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率和加工精度。本文簡(jiǎn)要介紹立式車床的數(shù)控化改造過(guò)程及 802D 數(shù)控系統(tǒng)的安裝調(diào)試和部分功能說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：立車數(shù)控化改造；數(shù)控系統(tǒng) 802D；直流調(diào)速裝置 6RA70
1 、改造前機(jī)床概況
DKZ6300 為某機(jī)械廠上世紀(jì)七十年代初期從德國(guó)引進(jìn)的立式超重型車床。該機(jī)床承擔(dān)著重要的任務(wù)，但是近幾年來(lái)，故障頻繁不斷。該機(jī)床原為普通機(jī)床，無(wú)法完成復(fù)雜曲面的加工，刀架垂直和水平快速移動(dòng)由普通三項(xiàng)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)刀時(shí)通過(guò)機(jī)械連接，由工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)各軸同步運(yùn)動(dòng)，進(jìn)刀量與工作臺(tái)轉(zhuǎn)速成正比，進(jìn)刀減速箱復(fù)雜，檔位多，傳動(dòng)間隙大，故障率高。工作臺(tái)拖動(dòng)采用了電機(jī)擴(kuò)大機(jī)——直流發(fā)電機(jī)——直流電動(dòng)機(jī)的三聯(lián)機(jī)組方式，造成故障率高，體積大、電耗大、效率低、技術(shù)落后。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了仔細(xì)討論和分析，決定對(duì)該機(jī)床進(jìn)行大修改造并增加數(shù)控系統(tǒng)。
2 、改造方案及內(nèi)容
DKZ6300 立車的結(jié)構(gòu)為雙柱龍門式，兩個(gè)刀架附于橫梁，工作臺(tái)由三聯(lián)機(jī)組拖動(dòng)（55KW）。由于電氣元件老化，刀架機(jī)械精度下降，決定將其中一個(gè)刀架改為數(shù)控刀架，工作臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)用直流調(diào)速裝置控制，重新制作電氣控制柜，更換所有元器件。為實(shí)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(diào)速。
經(jīng)過(guò)反復(fù)的比較，我們選擇了 802D 數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有免維護(hù)，其核心部件 PCU 將 CNC、PLC、人機(jī)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(diǎn)，在改造過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)裝置采用西門子系統(tǒng)配套的標(biāo)準(zhǔn)配置，以達(dá)到最佳的系統(tǒng)性能，保證機(jī)床改造后運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，且便于日后的維護(hù)。原主軸電機(jī)為三聯(lián)機(jī)組驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，改造后去掉電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、直流發(fā)電機(jī)，直流電機(jī)直接由西門子 6RA70 直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)，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(dòng)轉(zhuǎn)化為模擬電壓，由指令 M3、M4 控制主軸旋轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)需用兩臺(tái)變頻器，成本高，且占用電柜空間大，因銑頭和磨頭不會(huì)同時(shí)使用，經(jīng)過(guò)研究比對(duì)，西門子 MM440 變頻器可通過(guò)參數(shù)切換控制兩臺(tái)規(guī)格參數(shù)不同的變頻電機(jī)，經(jīng)調(diào)試完全能滿足技術(shù)要求，節(jié)約了成本。
3 、調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)述
3.1 拓?fù)潋?qū)動(dòng)器
802D 為簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)器調(diào)試，專門設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)調(diào)試向?qū)Вㄟ^(guò)調(diào)試向?qū)В奢p松實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的調(diào)試。
3.2 PLC 模塊匹配及使用
PP72/48 上標(biāo)有“POWER” 和“EXCHANGE” 的兩個(gè)綠燈亮 – 表示 PP72/48 模塊就緒，且有總線數(shù)據(jù)交換。如無(wú)法檢測(cè)到硬件地址，則可能是接線錯(cuò)誤，電源和地沒接全，1 如不接 0V，輸入點(diǎn)無(wú)法檢測(cè)到，47、48、49、50 如不接 24V，輸出無(wú)法帶動(dòng)繼電器。
PLC 程序需要處理相關(guān)軸信號(hào)：V380*0001.5（測(cè)量系統(tǒng) 1）、
V380*0002.1（伺服使能）、V380*4001.7（脈沖使能），三個(gè)軸信號(hào)
必須為 1，軸才能運(yùn)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 RCS802，啟動(dòng)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(fù)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(diào)速裝置 6RA70 調(diào)試
調(diào)試前需進(jìn)行參數(shù)的總清（恢復(fù)到出廠缺省值），初始化完成后方可進(jìn)行參數(shù)調(diào)試。
參數(shù)分為設(shè)定參數(shù)和監(jiān)控參數(shù)，分別實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行功能定義以及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。可根據(jù)設(shè)備調(diào)試說(shuō)明書中的介紹順序調(diào)試。例如：實(shí)際速度檢測(cè)數(shù)據(jù)設(shè)定，使用模擬測(cè)速機(jī)，P083 = 1 速度實(shí)際值由“主實(shí)際值”通道 (K0013) 提供，P741=55V 最高轉(zhuǎn)速時(shí)的測(cè)速機(jī)電壓。
為了得到更優(yōu)的運(yùn)行曲線，達(dá)到更好的控制精度，當(dāng)設(shè)備初步調(diào)試能夠運(yùn)行后，還需要對(duì)各軸進(jìn)行優(yōu)化。驅(qū)動(dòng)裝置必須在運(yùn)行狀態(tài) o7.0 或 o7.1 ( 停機(jī) !) 拆除給定信號(hào) 4-5；分別設(shè)置參數(shù) P51=25、P51=26、P51=27，P143=1500，P081=1 優(yōu)化運(yùn)行后，設(shè)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(hào)端子，驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行在 07.0 或 07.1 狀態(tài)；接通 38 號(hào)端子，優(yōu)化開始，顯示 O70—2 3 4，按下“P”鍵后，如果在 30S 之內(nèi)不接通 38 號(hào)端子，系統(tǒng)報(bào) F052 故障，需重新優(yōu)化。
4 、結(jié)論
數(shù)控改造后 DKZ6300 立式車床左刀架的重復(fù)定位精度、定位精度、精車外圓精度、端面平行度等機(jī)床的技術(shù)性能參數(shù)均得到了提升。機(jī)床改造后，可加工內(nèi)外球面和各種流線型回轉(zhuǎn)面等，定位精度和加工精度要好于機(jī)床改造前，自動(dòng)化程度大大提高，確保了設(shè)備高精度、高性能、高效率地滿足各種加工的需要。
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