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N一084數控車（chē）床刀架升級改造

2016-10-14 來源：轉載作（zuò）者：陳培亮

摘要：N一084數控（kòng）車床刀架係統存在的f*-I題，升級改造刀架係統（tǒng），介紹改造實施過程，改造涉（shè）及的電路接線及（jí）PMC程序編製，改造效果良好。

關鍵詞：數控（kòng）車床；刀架；程序；改造；電路

1.存在問題

淮海工業集團（tuán）有限公司10台N一084數（shù）控車床（chuáng）(南京數控機床廠生產)，采用FANUC 0i Mate係統和BWD8—100型（xíng）電動（dòng）刀架(常州亞興數（shù）控設備有（yǒu）限公司生產)。BWD8—100型電動刀架為8工位，換（huàn）刀時隻能沿1個方向由低號向高號順時（shí）針旋轉，如1。刀位向8*刀位換刀時，刀盤必須順時針旋轉（zhuǎn）l周才能選中目標（biāo）刀位。換刀時間（jiān）長且運行（háng）不穩定（dìng），故障（zhàng）頻發，10台數控機（jī）床價值三百多萬元，目前因刀架（jià）問題長期無正常運行。為（wéi）此決定對BWD8—100型電動刀架（jià）進行升級改造。對目前市場上進口、國（guó）產刀架進行調研後，決定采用性價比較高的AK3180A數（shù）控回輪刀架(煙台環球機床附件集團有限公司生產)作為替代升級品。AK3180A數控回輪（lún）刀架引進意大利Baruffaldi公司技術，可確保零（líng）件通過一次裝夾（jiá）自動完成車削外圓、端麵、圓弧、螺紋（wén）和鏜孔、切槽（cáo）、切斷等（děng）加工工序。

2.改造方案

改造技術難點是機械連接、刀架控製（zhì）電路和刀架PMC控製程序均需重新設計，而且確少原機床廠設計（jì）資料，改造風險大。為慎（shèn）重起見（jiàn），先在l台N一084數控車床進行改造，成功後，再推廣（guǎng）至其餘機床。

3.改造實施

3.1機械連接

(1)AK3180A刀架安裝固定位置和（hé）原刀架不（bú）同，因此，必須根據AK3180A刀架實際安（ān）裝固定尺寸，對上（shàng）拖板進行安裝螺孔的修配加工。

(2)AK3180A刀架中心高（gāo）度比原刀架中心低10 mm，因（yīn）此需（xū）重新配製刀架墊板和刀（dāo）架定位銷。

3.2控製電路（lù）

AK3180A刀架結構及傳動原理與原刀架不（bú）同，因此控製信（xìn）號、點數不同，需要重（chóng）新設計控製電（diàn）路（lù）。兩（liǎng）種刀塔I／O(輸入，輸出)信號對比見表1，可以（yǐ）看出，除采（cǎi）用二進製8421編（biān）碼刀號信號、選通信號和公共信號外，其餘信號均為新增輸入輸出信號。

(1)FO輸出控製電路(圖1)。Y3．2和Y3．3為新增加（jiā）輸出信（xìn）號，利用喲板輸入輸出空（kōng）餘點A21和B21，通過NC輸出信號給中間繼電器線圈，使用Y32和Y3．3中間繼（jì）電（diàn）器射I通斷電來控製（zhì）電機抱閘、預定

圖1 AK3180 7J架PMC輸出信號（hào）控製電路（lù）

圖2 AK3180刀架PMC輸入信號控製電路

位（wèi）電磁鐵動作。注意電機抱（bào）閘、預定位電磁鐵采（cǎi）用DC 24 V電源，且（qiě）工作時電流較（jiào）大，由於原來向NC供電的DC24 v開關電源容量不夠，同時確保NC係統（tǒng）24 v不會受到（dào）幹擾。因此，需新（xīn）增加1個DC 24 V開關電源專門向電機抱閘、預（yù）定位電磁鐵（tiě）供電。

圖3數控轉（zhuǎn）塔刀架操作流程

(2)m輸人信號電路(圖（tú）2)。根據I／O接口輸入點占用情況，利（lì）用（yòng）空閑點，分（fèn）別設置B12對（duì）應X13．5奇（qí）偶校驗、B4對（duì）應X11．5刀架電（diàn）機過熱、A13對應X13．6鎖緊檢測開關、B13對應X13．7預定位檢測開關新增輸入點信號。為便於和原電路圖結合，對新增加信號線，直接以信號（hào）名稱（chēng）標注信號線。采用0．5mill2x16芯電纜作為刀架信號線，預留2根作為維修備用。

(3)電機正反轉控製電路。根據AK3180刀架傳動原理，重新（xīn）設計正反轉控製電路。

(4)刀架接線排端子與I／O信號連接電（diàn）路。所用16芯（xīn）電纜要直（zhí）接與I／O板輸入輸出接線（xiàn）端子（zǐ）相對應並連接，應盡量避免電纜中間出（chū）現節點，確保I／O信號（hào）可（kě）靠。

3.3運行過程

刀架轉位必須先斷開刹緊裝置（zhì），然後PMC程序才能輸出控製（zhì）信號給中間繼電器K15或K16(圖（tú）1)，向刀架電機供電，按選擇方（fāng）向旋轉。當編碼器前1工位的選通信號下降沿到（dào）達時，則（zé）預分度電磁鐵立即供電(選通信號（hào）下降沿到達至（zhì）電磁鐵供電最大延（yán）遲必須小（xiǎo）於60 ms)。電磁鐵接電後，待預定位電磁鐵銷插入主軸等分鍵槽內，回轉被迫停止（zhǐ），接收到預（yù）分度接近開關信號(由0上跳（tiào）為1)後，電（diàn）機立即停止，50 ms後，電機反向旋轉使刀（dāo）架刹緊定位。刀架刹緊定位後（hòu），鎖緊接（jiē）近開關輸出由O跳變到1。該信號（hào）發出立即使電機停止（zhǐ），刹緊線圈通電(鎖緊（jǐn）接近開關發出信號至（zhì）電機停（tíng）機製（zhì）動最大（dà）延時小於60 ms)。鎖緊開（kāi）關發出鎖緊信號後，控製係統進行位置檢測，以發出允許（xǔ）刀架進（jìn）行（háng）切削加工工件的指令。200 ms後電磁鐵斷電(刀架鎖緊結束時，電磁鐵是否斷電不（bú）影響刀架鎖（suǒ）緊精度)。注意如果刀架在（zài）轉（zhuǎn）位過程中（zhōng）電控部分（fèn）故障急停，再次啟動時必（bì）須沿停止前的運動方向重新開始，具體操作流程（chéng）見圖3。

圖4滿足換刀條件

圖5換刀準備

圖6換刀過程1

3.4 PMC程序編製

根據AK3 1 80A刀架（jià）運行信號波形圖及運行流程，編製PMC控製程序，PMC參數K2為刀塔的選擇開（kāi）關，當K2--00000101時，即K2．0=1、K2．1--0和K2．2=1，AK3180A刀塔才能（néng）有（yǒu）效，最後（hòu）調試時，按照波形

圖7換刀過程2

圖和操作流程（chéng），對PMC程序中定時器對應的PMC參數(T數據表中對應的T參數)進行賦值（zhí）(表2)。PMC程序中l(2．0開關參數接通後，在選（xuǎn）擇不同機床操（cāo）作模式下，可允許執行換刀指令，操作模式（shì）為互鎖關係(圖4)；具備換刀條件（jiàn）後，換刀準備在1000 ms內完成(圖5)；換刀指令發出（chū）後，延時200 Ills開始換刀，若6000 Ills內未完成換刀過程，則輸出（chū）換刀超時報警(圖6)；寫入目標刀號與（yǔ）當前刀號比較(圖7)；換刀過（guò）程（chéng）3-7的PMC程序略；若換刀過程（chéng）中，出現一些原因未能完成換刀，則輸（shū）出換刀故障報警（jǐng）(圖8)；各種報警信息顯（xiǎn）示(圖9)。

圖8換刀過程故障輸出

圖9報警信（xìn）息顯示

10台N-084數（shù）控（kòng）車床刀架升級改造後，盤活了公司長期停用的固定（dìng）資產，解決了生產設備棘手問（wèn）題，同時鍛煉和提高了（le）維修隊伍，為今後（hòu）數控（kòng）設備維修改造提供了寶貴經驗。

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