探索GS30數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

謝曼

摘要：本文以GS30數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)為例，對(duì)其工藝改進(jìn)方案總體設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行闡述，并介紹GS30型數(shù)控車床的驗(yàn)收內(nèi)容，希望能夠?yàn)镚S30數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)的的應(yīng)用與發(fā)展帶來(lái)一點(diǎn)理論支持。

關(guān)鍵詞：GS30數(shù)控車床；電氣控制系統(tǒng)；改造設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TG333.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）09-0016-02

1 GS30雙主軸數(shù)控車床工藝改進(jìn)方案總體設(shè)計(jì)

工作原理。840D數(shù)控系統(tǒng)選擇的CPU結(jié)構(gòu)為人機(jī)通信CPU、數(shù)字控制CPU以及可編程邏輯控制器CPU等三個(gè)[1]。

人機(jī)通信CPU屬于PUC單元的CPU，其作用在于人機(jī)界面軟件中人與機(jī)床的通信發(fā)揮作用，其涉及到的內(nèi)容也比較廣泛，例如由用戶文件管理、機(jī)床參數(shù)設(shè)置、加工程序等等。PUC單元內(nèi)帶的硬盤(pán)可以對(duì)相關(guān)參數(shù)與程序進(jìn)行存儲(chǔ)與備份。

2 控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

2.1 改進(jìn)的總體技術(shù)方案

機(jī)床主要分為兩個(gè)部分，即機(jī)械與電氣，在總體方案的設(shè)計(jì)中，必須對(duì)這兩個(gè)方面予以充分分析，確保機(jī)床功能得以實(shí)現(xiàn)，充分了解與分析數(shù)控車船現(xiàn)狀，鑒于此，關(guān)于GS30型數(shù)控車床的技術(shù)改進(jìn)，主要就是涉及到電氣與機(jī)械兩個(gè)方面，如下圖1為總體技術(shù)方案[2]。

2.2 電氣部分改進(jìn)

控制系統(tǒng)的改進(jìn)十分必要，因此，我們可以考慮選用840D數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)源自于西門(mén)子公司，在機(jī)床位置控制方面具有較強(qiáng)的適用性。該系統(tǒng)不管是硬件還是軟件，都與本機(jī)床原有控制功能需求相符。

液晶顯示器尺寸為10.4寸，操作面板為薄型MCP，鍵盤(pán)選擇全功能CNC。

PUC帶有硬盤(pán)功能，通過(guò)PUC，用戶在獲取中文顯示界面時(shí)能夠得到比較友好的體驗(yàn)，當(dāng)然，PUC的功能并不局限于此，例如還有加工循環(huán)、圖形模擬、圖形編程等等。

為了使各軸功率、扭矩與實(shí)際要求相符合，將原系統(tǒng)改為NCU單元+611D驅(qū)動(dòng)+IFT伺服電機(jī)+1PH7主軸電機(jī)[3]。

對(duì)X軸、U軸光柵尺與Z軸、W軸編碼器等進(jìn)行更換，為數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行提供支持。

采用半閉環(huán)控制來(lái)代替副主軸的開(kāi)環(huán)控制，使同步軸功能得以實(shí)現(xiàn)。

2.3 機(jī)械部分改進(jìn)

數(shù)控車床的組成部分為4個(gè)，分別是控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)以及機(jī)床本體，如下圖2所示。

3 GS30型雙主軸數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收

所謂的數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收，其實(shí)就死對(duì)相關(guān)高精度儀器加以運(yùn)用，檢測(cè)其電氣、機(jī)械以及其他方面的綜合性能，基于有效分析，對(duì)機(jī)床各方面性能進(jìn)行評(píng)定。數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收的內(nèi)容也比較多，例如切削精度、定位精度以及幾何精度等等。

關(guān)于機(jī)床切削精度檢驗(yàn)，其影響因素比較多，例如幾何精度、定位精度、材料等都可能對(duì)其產(chǎn)生影響。以機(jī)床切削精度檢測(cè)為例，在檢測(cè)過(guò)程中往往有很多種方法，例如單項(xiàng)加工、標(biāo)準(zhǔn)綜合性試件加工等等，同理，加工內(nèi)容也包括很多方面，例如直線加工、斜線加工、平面加工以及圓弧加工等等。此外，機(jī)床綜合性能也涉及到很多方面，其中電氣、安全、潤(rùn)滑等裝置都在機(jī)械綜合性能的檢測(cè)范圍內(nèi)。對(duì)于GS30雙主軸數(shù)控車床而言，在驗(yàn)收過(guò)程中應(yīng)做好六點(diǎn)工作，具體闡述如下：

第一，功能驗(yàn)證。這一部分主要涉及到兩個(gè)方面，即手動(dòng)與數(shù)控功能的驗(yàn)證。前者一般選擇兩種方法，即手動(dòng)或MDI，基于此對(duì)機(jī)床M、S、I功能進(jìn)行驗(yàn)證。而后者則是對(duì)數(shù)控程序加以運(yùn)用，對(duì)機(jī)床各部件進(jìn)行控制，以此來(lái)驗(yàn)證其功能。

第二，機(jī)床幾何精度。在機(jī)床驗(yàn)收中，不同項(xiàng)目會(huì)有一個(gè)允許偏差，基于此，就可以對(duì)機(jī)床幾何精度進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中，需要對(duì)大理石檢驗(yàn)方箱、千分表、磁力表座等加以運(yùn)用。

第三，定位精度與重復(fù)定位精度。該部分需要對(duì)激光干涉儀加以應(yīng)用，按照50mm的間距檢測(cè)X、Z、U、W等四個(gè)軸。

第四，試切件精度驗(yàn)證。這一部分內(nèi)容主要涉及到兩個(gè)方面的檢測(cè)，即機(jī)床綜合性能與精度。

第五，24h考機(jī)運(yùn)行。該項(xiàng)工作是主要是對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢查，需要注意的是，在檢查中應(yīng)關(guān)注機(jī)械動(dòng)作的穩(wěn)定性與可靠性兩個(gè)方面[4]。

第六，資料驗(yàn)收與歸檔。資料涉及到的內(nèi)容也比較多，例如SIEMEN840D系統(tǒng)操作說(shuō)明、相關(guān)說(shuō)明書(shū)、參數(shù)圖、電氣圖以及檢驗(yàn)報(bào)告等等。基于上述項(xiàng)目的檢驗(yàn)，即可獲得GS3-型雙主軸數(shù)控車床的功能參數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)控臥式車床進(jìn)度檢驗(yàn)》（GB/T16462-1996）要求進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)結(jié)果，可知數(shù)控車床相較于以往，不管是定位精度、幾何進(jìn)度等方面都得到了一定的提升，機(jī)械與電控系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與可靠性得到增強(qiáng)，資料完整，與改進(jìn)目標(biāo)相符合，符合整體驗(yàn)收要求。

參考文獻(xiàn)

[1]劉波.GS30數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息，2012，（6）：72-73.

[2]任宏亮.有關(guān)數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)[J].科學(xué)與財(cái)富，2013，（4）：60-60，15.

[3]趙妍.電氣自動(dòng)化數(shù)控車床電氣控制設(shè)計(jì)[J].商品與質(zhì)量，2016，（48）：337.

[4]蔣磊，刁立信，李海明等.電氣自動(dòng)化數(shù)控車床電氣控制設(shè)計(jì)[J].硅谷，2014，（22）：15-15，27.endprint