摘（zhāi）要（yào）：FASH160KE 仿形銑床是20世紀70 年代末引進德國大型模具加工產品，自安裝使用至（zhì）今，電氣元件（jiàn）已嚴重老化，備件缺乏，特（tè）別是交磁放大及直流驅動器（qì）已無替代元（yuán）件，因而造成控製調速失靈（líng），已（yǐ）不能正常使用；同（tóng）時其液（yè）壓（yā）仿形功能已無法修複，設備隻能作為普通龍門銑床使用。設備機械部分尚精度良好，因此采用802D 數控係統及MICROMASTER-440 變（biàn）頻器對其進行數控化改造。
 
       關（guān）鍵詞：802D 數控係統（tǒng）；數控機床；數控化改造DOI
 
       1 、設備現狀及改造必要性
 
      FASH160KE 仿形銑床（chuáng）是公司20 世紀70 年代末引進德（dé）國大型仿形銑床，在公司的模具加工及維修中發揮了巨大的作用，雖經30 多年的使用，其機械精度及主軸性能良好，但（dàn）由（yóu）於其電氣係統故障頻繁，同時其液壓仿形功能損壞，造成（chéng）該設備多（duō）數時間隻能作為普（pǔ）通龍門（mén）銑床使用， 而且作為主要的驅動部件交磁放（fàng）大及直流驅動器已無替代元件，造成控製調（diào）速失靈（líng），設備長期無法正常（cháng）工作，因此必須對其電氣係統進行改造。設備（bèi）原主軸電機為交流三相異步電機，X，Y，Z，W的4軸采（cǎi）用西門子（zǐ）早期直流調速係統，主要精度靠液壓仿形功能保證。
 
       2 、改造方案設計
 
      對於老設備的改（gǎi）造通常的做法主要是選用相應規格的驅動裝置及新的驅動（dòng）電（diàn）機控製設備的正常運行，而其控製係統可選用PLC或是數控係統作為設備的控（kòng）製核心， 由於PLC 隻能作為對（duì）設備邏輯功能進行控製，無法對設備加工製造能力和產品質量（liàng）控製能力進行（háng）提高，因此，對於仿形銑床的改造，根據其機械性能良（liáng）好，且采用滾珠絲杠（gàng）進行傳動（dòng），選（xuǎn）擇數控化改造將大大發揮該設備（bèi）的能力。具體方案： 對設備控製係統采（cǎi）用西門子SINUMERIK802D數控係統進行控製，X，Y，Z，W（橫梁（liáng）軸）4 軸采用SIMENS1FT6伺服係統及其配套的伺服電機進行控製驅動。
 
      主軸保留原三相交流異步電（diàn）機， 控製係統采用西門子MICROMASTER 440 變頻調速係統作為主軸（zhóu）電機（jī）的驅動裝置，並在802D 係統中將其配置為模擬主軸，通過（guò）減速箱，實現在（zài）高低速兩擋內的無級變（biàn）速。
 
      3 、SINUMERIK 802D 數控係統簡介
 
      3.1 係（xì）統功（gōng）能
   
      SINUMERIK 802D 係（xì）統是近年來廣泛應用於（yú）數控車、數控（kòng）銑以（yǐ）及（jí）經濟型加工中心上的數控係統， 由PCU（麵板控製單元）、MCP（機床控製麵板）、NC 鍵盤、伺服驅動功率模塊及電源、I/O 輸入輸出模塊、電子手輪等基本單元組成。PCU 作為802D數控係統的核心部件，將NCK（數控核（hé）心）、PLC、HMI（人機界（jiè）麵） 和通信任務集成在一起， 並用Profibus 現場總線將各（gè）單元連接起（qǐ）來， 組成一個可同時控製4個伺服進給軸和一個模擬主軸的數控係統。
 
       3.2 PLC 部分
 
       802D 數控係統各坐標軸的伺服控製由NCK 裝（zhuāng）置完成,但機床邏輯（jí）控製則由PCU 內嵌的PLC 完成。機床外部輸入輸（shū）出信（xìn）號經I/O 模塊PP72/48 並通過（guò）Profibus 現場總線實現與PLC 的連接，每（měi）個PP72/48 具有3 個獨立的50 芯插槽，包括24位數字輸入和16 位數字量輸出， 依次每個I/O 模塊具有72 位數字輸入和48 位數字輸出， 802D 係統最多可（kě）配兩塊PP72/48模塊， 及最多有144位（wèi）數字輸入和96位數字輸出；PLC 的編程軟件使用Programming Tool Plc 802D， 該軟件與STEP-200PLC 編程軟件大致相同，使用LAD（梯形（xíng）圖）作為編程（chéng）語言，但所使用的通信接口和通信電纜有所不同。
 
      3.3 驅動單元
  
      SINUMERIK 802D 數控係統使（shǐ）用的（de）是SIMODRIVE 611UE通用伺服驅動單（dān）元， 其配套的使（shǐ）用的電機為SIMENS 1FK6 和1FK71 係列伺服電機， 電（diàn）機所配編碼器信號為1 Vpp 正弦波，611UE 配備（bèi）的PROFIBUS 接口模塊用於速度環和（hé）電流環控製，位置控製環由PCU 實現。611UE 其控製模塊可選擇雙（shuāng）軸和單軸模塊，並且還可以（yǐ）在雙軸模塊（kuài）上設置一個疊加軸。在本次對仿形銑（xǐ）床的改造中選（xuǎn）用（yòng）4 個單軸（zhóu）控製模塊控製4個驅動軸， 同時（shí）設定疊加（jiā）軸，配置為模（mó）擬主軸，完成（chéng）對（duì）主（zhǔ）軸控製。
 
      4 、SINUMERIK 802D 係統連接原理圖
 
      SINUMERIK 802D 係統是基於PROFIBUS 總線的數控係（xì）統，輸入輸出信號時通過PROFIBUS 總線的（de）傳遞，位置調節（jiē）也是通過PROFIBUS 完（wán）成（chéng）；PCU 為（wéi）PRIFIBUS 的主設備， 每個PROFIBUS 從設備（PP72/48，611UE） 都具有自己唯一的（de）總線地址，因此設備在PROFIBUS總（zǒng）線上的排序是任意的。PP72/48模塊的總（zǒng）線地址（zhǐ）由模塊上的地（dì）址開關S1設定（dìng），第一塊為“9”，第二塊為“8”；611UE的總線地址可（kě）以利用（yòng）工具軟件SIMOCOMU設定（dìng）；完成對PROFIBUS的連接後，PROFIBUS兩個終端設備的終端電阻（zǔ）開關應處於ON的位置，中間設備的終端電阻開關位置為OFF。
 
      5 、設備電氣原理及PLC 編程
 
      5.1 設備電氣原（yuán）理、
 
      經過分析係統，總共需要65個輸入點和28和輸出點，因此隻需要選擇一塊PP72/48 模（mó）塊。伺服連接示意圖見圖1，主軸變頻器連接見圖2。

                          圖（tú）1 伺服連接示意圖

               圖2 主軸變頻器連（lián）接圖

      5.2 PLC 編程
 
      由於SINUMERIK802D 係統隨編程軟件提供一套銑（xǐ）床（chuáng）的標準PLC 程序（xù）， 采用標準的西門子模塊化編程方式。主要包（bāo）括MAIN（OB1）主（zhǔ）程（chéng）序模塊、COOLING（SBR43）冷卻模塊、AXIS_CTL（SBR40）軸控製模塊等數控係（xì）統控製主（zhǔ）要功能模塊，隻需要對應相應（yīng）的地址，就可實（shí）現係統的基本功能（néng）。對於仿（fǎng）形銑床的改造， 由於外部控製的要求， 增加了SPINDE（SBR1）主軸控製模塊、YEYA（SBR2）液壓（yā）控製模塊、TOOLS（SBR3）道具控（kòng）製模塊、TAOTONG（SBR6）套筒控製模塊4 個新的功能模塊。
 
      6 、結束（shù）語（yǔ）
 
      改造後的仿形銑床變成了一台真正意義上的大型（xíng）數（shù）控龍（lóng）門銑床，設備精度高，性能可（kě）靠，故障率大大降低，操作方便。同時由於802D 係統能提供與電腦的通信能力（lì），使得改造後的設（shè）備可實現在線加工能力，為公司的模具加工提供了可靠的保障。