DKZ6300 立車數控化改造方案研究
2017-5-23 來源： 濟（jì）南邁特力科技集（jí）團有限公司 作者：高玉丹 , 李雅（yǎ）潔（jié） , 胡曉麗
摘 要：針對（duì）普通（tōng）立式車床的（de）不足之處，在保留右刀架（jià）機械結構和操作功能（néng）不變的基（jī）礎上（shàng） , 對 DKZ6300 立式車床的（de）左刀（dāo）架（jià）進給係統進行了數控化改造。左刀架采用滾珠絲杠、伺（sì）服電機和一級齒（chǐ）輪減（jiǎn）速，並利用 SINUMERIK 802D 數控係統的（de）半閉環控製實現左刀架的 X 軸和 Z 軸聯動控製，機床改造後 , 大大擴大（dà）了機床的加工範圍，同時提高（gāo）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（zào）過（guò）程及 802D 數控係（xì）統的安裝調試和部分功能說明。
關（guān）鍵詞（cí）：立車數控化改造；數控係統 802D；直流調速裝置 6RA70
1 、改造（zào）前機床概況
DKZ6300 為某機械廠上世紀七十年代初期從德國引（yǐn）進的立式超重型車床。該機床（chuáng）承擔著（zhe）重要的任（rèn）務，但是近幾年來，故障頻繁不斷。該機床原為普通機（jī）床，無（wú）法完成複雜曲麵的加工，刀架垂直和（hé）水（shuǐ）平快速移動由普通三項交流電機（jī）驅動，進（jìn）刀時通過（guò）機械連接，由工作台轉動帶動各軸同步運動（dòng），進（jìn）刀量與工作台轉速成（chéng）正比，進刀減速箱複雜，檔位多，傳動間隙大（dà），故障率（lǜ）高。工作台拖動采用（yòng）了電機擴大機——直流發電機——直流電動機的三聯機組方（fāng）式，造成故障率高，體（tǐ）積（jī）大、電耗大、效率低、技術落後。根據實際情況進行了仔（zǎi）細（xì）討論和分（fèn）析（xī），決定對該機床進（jìn）行大修改造並（bìng）增加數控係（xì）統。
2 、改造方案及內容
DKZ6300 立（lì）車的結構（gòu）為雙柱龍門式，兩個刀架附於橫梁，工作台由三聯機組拖動（55KW）。由於電氣元件老（lǎo）化，刀架機（jī）械精度下降，決（jué）定將（jiāng）其中（zhōng）一個刀架改為數控刀架，工作台拖動電機（jī）用直流調速裝置控製，重新製作電氣控（kòng）製櫃，更換所有元器件。為實現銑削和磨削（xuē）加工目（mù）的，在數控刀架上安裝可拆卸的電主軸銑頭和磨頭，用變（biàn）頻（pín）器調速。
經過反複的比較，我們（men）選擇了 802D 數控（kòng）係（xì）統。該係統具有免維護（hù），其核（hé）心部件 PCU 將（jiāng） CNC、PLC、人機界（jiè）麵和通訊等功能集成於一（yī）體，可靠性高、易於安裝等優點，在改（gǎi）造過程中，驅動裝置采用西門子係統配套的標（biāo）準配置，以達到最佳（jiā）的係統性能，保證機床改造後運行的穩定性和可靠（kào）性，且便於（yú）日後的維護（hù）。原（yuán）主軸電機為三聯機組驅動直流電機，改造後去掉電（diàn）機擴大機、直流發電機，直流電機直接由西門子（zǐ） 6RA70 直流調速（sù）裝置驅動，主軸速度給定由（yóu）數控係統提供，根據主軸編程速度指令 S 由（yóu） MCPA 自動轉化為模擬電壓，由指令 M3、M4 控製主軸（zhóu）旋轉方向。
銑頭和磨頭為（wéi）新增加的部件，銑頭功率為 7.5KW，磨頭功率為5.5KW，按傳統設計需用兩台變頻器，成本高，且占（zhàn）用電櫃空間（jiān）大，因（yīn）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製兩（liǎng）台（tái）規格（gé）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（dòng）器（qì）調試，專門設計了驅動調試向導，通過（guò）調（diào）試向（xiàng）導，可輕鬆實現驅（qū）動的調試（shì）。
3.2 PLC 模塊匹配及使用
PP72/48 上標有“POWER” 和“EXCHANGE” 的兩個綠（lǜ）燈亮 – 表示（shì） PP72/48 模（mó）塊就緒，且有（yǒu）總線數據交換。如無法（fǎ）檢測到硬（yìng）件地（dì）址，則（zé）可能是接線錯（cuò）誤，電源和地沒接全，1 如不接 0V，輸入點無法檢測（cè）到，47、48、49、50 如不接 24V，輸出（chū）無法帶動繼電器。
PLC 程（chéng）序需要處（chù）理相關軸信號：V380*0001.5（測量係統 1）、
V380*0002.1（伺服（fú）使能）、V380*4001.7（脈衝使能），三個軸信號
必須為 1，軸才（cái）能運行。
3.3 係統初始化（huà）
在 802D 的工（gōng）具盒中提（tí）供了車床、銑床等的初始化文件。初始化的方（fāng）法是利用工具軟件 RCS 802 或 CF 卡將所（suǒ）需的初始化文件傳入 802D 係統。從 WINDOWS 的“開始”中找到通訊（xùn）工具軟件 RCS802，啟動並建立（lì）在線連接；找到初（chū）始化文件，在“Control 802D”中選擇“Start-up archive (NC/PLC)”，複製並粘貼該文件；NC 斷電、上電後初始化文件生效。
3.4 直流調（diào）速（sù）裝置 6RA70 調試
調（diào）試前需進行參數的總清（恢複到出廠缺省值），初始化完成（chéng）後方可進行參數調試。
參數（shù）分為設定參數和監（jiān）控參數，分別實現設備（bèi）運行功能定義以及（jí）運行狀態監控。可根據設備調試說明書（shū）中的介紹順序調試。例如：實（shí）際速度檢測數據（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（diàn）壓。
為了得到更優的運（yùn）行曲線，達到更好的控製精度（dù），當設備初步調試能夠運行後，還需（xū）要對各軸進行優化。驅動裝置（zhì）必須在運行狀（zhuàng）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 優化運行後（hòu），設置 P169=0、P170=1、P51=28；按下“P”鍵（jiàn），係統（tǒng）處於等待優化狀態顯示—070；接通 37 號端子（zǐ），驅動裝置運行在 07.0 或 07.1 狀（zhuàng）態；接通 38 號端子（zǐ），優化開始，顯示 O70—2 3 4，按下（xià）“P”鍵後，如果（guǒ）在 30S 之內不接通 38 號端子，係統報 F052 故障，需重新優化。
4 、結論
數控改造後 DKZ6300 立式車床（chuáng）左刀架的重複定位精度、定位精度、精車外圓（yuán）精度、端麵（miàn）平行度等（děng）機床的技術（shù）性能參數均得到了提（tí）升。機床改造（zào）後，可加工內外球麵和各種流線型回轉麵等，定位精度（dù）和加工精度要好於機床改造前，自動化程度大大提高，確保了（le）設備高精度（dù）、高（gāo）性能、高效率地滿足各種加工的需（xū）要（yào）。
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如果您有機床行（háng）業、企業（yè）相關新聞稿件發表，或進行資訊（xùn）合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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