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進口臥式加工中心CINCINNATI l 0HC數控系統的改造

時間:2007-11-14瀏覽:328次收藏


          CINCINNATI l 0HC是我校機械工程學院實驗室80年代末進口的臥式加工中心,原配該公司ACRAMATIC 900MC數控系統,直流伺服驅動;其加工范圍X軸 1000mm、Y軸 1000mm、Z軸 800mm,并帶有¢800mm分度工作臺,轉盤型刀庫的容量為3把刀,屬大中型加工中心。由于進口時間較早,電氣控制單元集成度低,近幾年系統經常出現故障,最終由于缺乏備件,導致機床不能使用。

          首先對機床進行了全面測試,發現機床的伺服系統、液壓系統尚可使用,機械部件仍然保持較高的精度,但計算機控制系統及部分接口單元已經損壞。在考慮價格和恢復原有機床的各種控制功能的前提下,決定選配西門子810M系統實現四軸控制三軸聯動,保留原有的機械、液壓系統和伺服驅動裝置,采用增量式編碼器代替原有的直線感應同步器作為位置反饋元件,采用西門子內裝PLC控制機床的I/O點,提高接口的可靠性。

          原機床采用感應同步器作為位置反饋元件進行閉環反饋,而西門子810M系統基本配置只能處理編碼器的反饋信號,需增加轉換模塊才能處理感應同步器的輸出信號。考慮到轉換模塊價格較高,而原機床的精度不太高(定位精度為0.02mm),數控系統補償單元有1000個之多,因此確定,增加脈沖編碼器與伺服電動機軸端直接相聯,實現位置的半閉環反饋控制。這樣也可使整個系統調整容易,運行更加穩定。這里選用雙軸端編碼器實現與電動機軸和測速發電機相聯接,分別構成速度及位置反饋。并且,利用數控系統提供的眾多的補償單元,進行正、反向絲杠螺距補償和間隙補償,達到原有的機床精度。

        采用西門子內裝PLC完成對機床限位開關、液壓系統、冷卻系統、主軸換刀、刀庫管理、主軸和進給倍率以及操作面板等控制操作。

        原系統的PLC工作電壓為交流110V,而西門子PLC工作電壓為直流24V,所以需要配置直流繼電器模塊,在交直流隔離的情況下,實現西門子PLC與機床原輸人、輸出點的連接。

         主軸部分:機床主軸驅動只是一個速度單元,開環控制;主軸的準停由機械裝置和PLC控制。控制過程為:取消主軸使能、掛空擋、主軸減速至20r/min以下、插定位銷使主軸定位、發出完成信號。

        主軸掛擋過程為:收到掛擋信號、取消使能、延時確認主軸停,齒輪搖擺掛擋、發出完成信號。
刀庫管理:主要完成刀庫四零、手動、自動操作、刀座號自動記憶、及其按最短路徑決定刀具的運動方向及旋轉的步數。

        自動換刀:當系統發出換刀指令時,Z軸退到換刀位置,同時主軸啟動定位程序,刀庫啟動選刀程序,通過機械手自動換刀,Z軸重回加工位置并啟動主軸。

       DNC接口程序:數控系統的內存較小,對復雜曲面的數控加工程序只能采用邊加工邊傳程序的方法。這種通訊方法利用循環緩沖寄存器,由PLC編程實現。

         機床報警文本的建立:對機床的電壓、電流、液壓回路的壓力、液壓油面高度、潤滑狀態等傳感器進行檢測,建立異常情況的報警文本,并在監視器顯示,為操作者提供檢修依據。

         改造后的機床經激光干涉儀測試補償后,機床的定位精度、重復定位精度達到原有機床的精度;試切標準試件經三坐標測量機測量,其直線度、圓度、孔的定位精度均達到原機床試件的加工精度。表明改造方案經濟可行,價值200萬元的設備又重新投入使用。目前該機床在本科生教學和實

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