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DKZ6300 立車數控化（huà）改造（zào）方案研究

2017-5-23 來源：濟南邁（mài）特力科技集（jí）團有限公司作者：高玉丹 , 李雅潔 , 胡曉（xiǎo）麗

       摘（zhāi）　要（yào）：針對（duì）普通立式車床的不（bú）足之處，在保留右刀架機械結構和操（cāo）作功能不變的基礎上 , 對 DKZ6300 立式車床的左刀架進給係統進（jìn）行了數控化改造（zào）。左刀（dāo）架（jià）采用滾珠絲杠（gàng）、伺（sì）服電機和一（yī）級齒輪減速，並利用 SINUMERIK 802D 數控係統的半閉環控製實（shí）現左刀架的 X 軸（zhóu）和 Z 軸聯動控製，機（jī）床改造後 , 大大擴大了機床的加工範圍，同時提高了生產效率和加工精度。本文簡要（yào）介紹立（lì）式車床的（de）數控（kòng）化改造過程及 802D 數控係（xì）統的安裝調試和部分功能說明（míng）。

      關鍵詞：立車數控化改造；數（shù）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（jì）七十（shí）年代初期從（cóng）德國引進的立式超重型車床。該機床承（chéng）擔著重要的任務，但是近幾年來，故（gù）障頻繁不斷。該機床原為普通機床，無（wú）法完成複雜曲（qǔ）麵（miàn）的加工，刀架垂直（zhí）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，由工作台轉動帶動各軸同步運動，進刀量與工作台轉速成正比，進刀（dāo）減速箱複雜，檔（dàng）位多，傳（chuán）動間隙大，故障率高（gāo）。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式（shì），造成故障率（lǜ）高，體積大（dà）、電耗大、效率低、技術（shù）落（luò）後。根據實際（jì）情（qíng）況進行了仔細討論和分（fèn）析，決定對（duì）該機床進行大（dà）修改造並增加數控係統。

     2　、改造方案及內容（róng）

　　DKZ6300 立車的結構為雙柱龍門式，兩個刀架附於橫（héng）梁，工作台（tái）由三聯機組拖動（55KW）。由於電（diàn）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控刀架，工（gōng）作台拖動電機用直流調（diào）速裝置控製，重新製作電氣控製櫃，更換所有元器件。為實現銑削和磨削加工目的，在數控（kòng）刀架上安裝可拆（chāi）卸的電主軸（zhóu）銑頭和磨頭，用變頻器調速。

　　經過反複的比較，我們選擇了（le） 802D 數控係統。該係（xì）統具有免維護，其核心部（bù）件 PCU 將 CNC、PLC、人機界麵和通訊等功（gōng）能集成於一（yī）體，可靠性高、易於安裝等優點，在（zài）改造過程中，驅動裝置采用西門子係統配套的標準配置，以達到最佳（jiā）的係（xì）統性能（néng），保證機床改造後運行的穩定性和可靠性，且便於日後的維護。原主軸電機為三聯機組驅動直流電機，改造後去掉電機（jī）擴大機、直流發電機，直流電機直接由西（xī）門（mén）子 6RA70 直流調速裝置驅動，主軸速度給定由數控係統提供，根據主軸編（biān）程速度指令 S 由 MCPA 自動轉化為模擬電壓，由指令 M3、M4 控製主軸旋轉方向。

　　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，按傳統設計需用兩台變（biàn）頻器，成本高，且占用（yòng）電櫃空間大，因銑頭和磨（mó）頭不會同（tóng）時使用，經過研究比對，西門子 MM440 變頻器可通過參數切換（huàn）控製兩台規（guī）格參數不同的變頻電機，經（jīng）調試完全（quán）能滿足技術要（yào）求，節約了（le）成本。

    3　、調試過（guò）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（shì）向導，通過調試向導，可輕鬆實現驅（qū）動的調試。

     3.2　PLC 模塊匹配及（jí）使用

　　PP72/48 上標有（yǒu）“POWER” 和“EXCHANGE” 的兩個（gè）綠燈亮 – 表示 PP72/48 模塊就（jiù）緒，且有總線數據交換。如無法檢測到硬（yìng）件地址，則可能是接線（xiàn）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（jì）電（diàn）器。

　　PLC 程序需要處理相（xiàng）關軸信號：V380*0001.5（測量係統（tǒng） 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，軸才能運行。

     3.3　係統（tǒng）初始化

　　在 802D 的（de）工具盒中提供了車床、銑床等的初始化文件。初（chū）始化的方法是利用工具軟件 RCS 802 或 CF 卡將所（suǒ）需的初始（shǐ）化文（wén）件傳入 802D 係（xì）統。從（cóng） WINDOWS 的“開始（shǐ）”中找到（dào）通訊工具軟件 RCS802，啟動（dòng）並（bìng）建立在線連接；找到初始化（huà）文件，在“Control 802D”中選擇“Start-up archive (NC/PLC)”，複製並粘貼該文件（jiàn）；NC 斷電、上電後初始化文（wén）件（jiàn）生效。

     3.4　直流調（diào）速裝置 6RA70 調試

　　調（diào）試前需進行參數的總清（恢複到出廠缺省值），初始化完成後方可進（jìn）行參數調（diào）試。

　　參（cān）數（shù）分為設定參數和監控參數，分別實現設備運（yùn）行功能（néng）定義以及運（yùn）行狀（zhuàng）態監控。可根據設備調（diào）試（shì）說明書中的介紹順序調試。例如：實際速度檢測數據設定（dìng），使用模擬測速（sù）機，P083 = 1 速度實際值由“主實（shí）際值（zhí）”通道 (K0013) 提供，P741=55V 最高轉速時的測速機電壓。

　　為了得到更優的運行曲線，達到更好（hǎo）的（de）控製精度，當設備（bèi）初步調試能夠（gòu）運行後（hòu），還需要對各軸進行優化。驅動裝置必須在運行狀態 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（yōu）化運行（háng）後，設置 P169=0、P170=1、P51=28；按下“P”鍵，係統處於等待優化狀態顯示—070；接通 37 號端（duān）子，驅動裝置運行在 07.0 或 07.1 狀態；接通 38 號端子，優化開始，顯示 O70—2 3 4，按（àn）下“P”鍵（jiàn）後，如果在 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（hòu） DKZ6300 立式車（chē）床左刀架的重複定位（wèi）精度（dù）、定位精度、精車外圓（yuán）精度、端麵平行度等機床的技（jì）術（shù）性能參數（shù）均得到了提升。機床改造後，可加（jiā）工內外球麵和各種流線型回轉麵等，定（dìng）位（wèi）精度（dù）和加工精度要（yào）好於機床改造前，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（gè）種加工的需要。

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