科堡加工中心附件編碼開關(guān)裝置改造

梅斌浩，徐 照，謝 維

（中車戚墅堰機(jī)車有限公司，江蘇常州 213011）

0 引言

在機(jī)械加工制造單位，會不同程度地會有一些老舊設(shè)備，這些設(shè)備由于大多數(shù)是以前原裝進(jìn)口的，雖然使用年齡已經(jīng)很長，機(jī)械性能依然很好，加工精度也滿足現(xiàn)在的制造要求。在有些單位，此類設(shè)備甚至肩負(fù)著主要生產(chǎn)任務(wù)。這樣就涉及到一個(gè)常見的問題：在維修過程中一些電氣元器件、機(jī)械零部件已經(jīng)無法采購到原型號的，而且隨著現(xiàn)在元器件集成化程度越來越高，越早期的設(shè)備越難找到可以使用的替代品。這就對維修技術(shù)人員提出了國產(chǎn)化改造的要求。

1 設(shè)備現(xiàn)狀

中車戚墅堰機(jī)車有限公司用于內(nèi)燃機(jī)機(jī)體加工的17-10FP175NC 型德國科堡加工中心，是20 世紀(jì)80 年代的產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)配備的數(shù)控系統(tǒng)是西門子8MC，PLC采用S5-135WD，驅(qū)動(dòng)采用直流調(diào)速。期間由于該系統(tǒng)的停產(chǎn)、配件等問題，采用了西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)對其進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置的改造。由于該設(shè)備的高剛性和機(jī)械穩(wěn)定性，目前仍然擔(dān)負(fù)著機(jī)體加工的重要生產(chǎn)任務(wù)。不過，在使用過程中，裝置出現(xiàn)了無法自動(dòng)裝卸銑頭的故障。經(jīng)過診斷排查，故障點(diǎn)為其附件編碼開關(guān)裝置單元損壞。由于無法采購到原裝產(chǎn)品，因此嚴(yán)重影響了加工過程中主軸安裝附件銑頭、銑頭參數(shù)的自動(dòng)補(bǔ)償以及銑頭轉(zhuǎn)角控制等功能。

2 解決方法

此附件編碼開關(guān)裝置單元由提供（I60.0～I(xiàn)60.6）PLC 輸入信號的7 個(gè)傳感器及固定裝置組成，通過PLC 程序控制及編碼計(jì)算實(shí)現(xiàn)附件銑頭安裝時(shí)的識別、銑頭參數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償、銑頭轉(zhuǎn)角控制等功能（圖1）。

圖1 附件編碼開關(guān)裝置單元位置

2.1 固定裝置制作

固定這7 個(gè)傳感器的膠木裝置，由于多年油浸泡已經(jīng)嚴(yán)重變形。對損壞的裝置進(jìn)行現(xiàn)場測繪，進(jìn)行國產(chǎn)化制作（圖2）。

根據(jù)測繪的尺寸，制作尼龍材質(zhì)的替代品。為了保證Z 軸端面和傳感器不受損傷，對膠木裝置采用鉆孔分解的方法進(jìn)行拆除（圖3）。

圖2 固定裝置

圖3 鉆孔分解損壞的固定裝置

2.2 傳感器更換

使用STEP 7 軟件分析相關(guān)的PLC 程序（圖4）。

圖4 相關(guān)PLC 程序

由PLC 程序分析這7 個(gè)輸入信號的0、1 狀態(tài)組成不同的編碼組合，從而實(shí)現(xiàn)附件銑頭號的識別，銑頭參數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償，銑頭轉(zhuǎn)角等功能。

通過對滑枕—附件接口結(jié)構(gòu)與信號分析測量，確定輸入信號相對應(yīng)附件編碼開關(guān)裝置單元上7 個(gè)傳感器的位置（表1）。

表1 感應(yīng)開關(guān)對應(yīng)的PLC 輸入信號

原傳感器的型號是二十幾年前的，現(xiàn)在無法買到。在對比選型后進(jìn)行測試，找到可替代使用的傳感器，并對照表1 及制作的固定裝置實(shí)施安裝（圖5）。安裝完成后，恢復(fù)主軸正常松拉刀、裝卸附件銑頭、銑頭轉(zhuǎn)角、銑頭參數(shù)補(bǔ)償?shù)茸詣?dòng)化功能（圖6）。

圖5 傳感器安裝

圖6 安裝前后的附件編碼開關(guān)裝置單元

3 結(jié)束語

在這臺科堡加工中心上，通過對損壞裝置測繪、滑枕—附件接口結(jié)構(gòu)與信號分析測量，國產(chǎn)化制作，不僅滿足了原設(shè)備自動(dòng)化功能，也為同類設(shè)備類似附件編碼開關(guān)裝置國產(chǎn)化制作及處理提供了一定參考。在日常維修此類老設(shè)備時(shí)會遇到各種需要改造的情況，這時(shí)就需要相關(guān)技術(shù)人員分析后制定合理可靠的方案實(shí)施。