XK6040型數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)改造

趙家平，曹東

（1.寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司固定資產(chǎn)管理中心，寧夏石嘴山753001；2.西北稀有金屬材料研究院，寧夏石嘴山753000）

XK6040型數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)改造

趙家平1，曹東2

（1.寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司固定資產(chǎn)管理中心，寧夏石嘴山753001；2.西北稀有金屬材料研究院，寧夏石嘴山753000）

XK6040數(shù)控銑床工作原理、機(jī)床配置、技術(shù)性能和電器元件。采用寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)、安川伺服驅(qū)動(dòng)對(duì)XK6040數(shù)控銑床進(jìn)行電氣改造。

XK6040；LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)；安川伺服驅(qū)動(dòng)

0 前言

XK6040型銑床是三坐標(biāo)數(shù)字程序控制銑床，由齊齊哈爾第二機(jī)床廠1994年生產(chǎn)，適用于小生產(chǎn)，加工多品種，幾何形狀比較復(fù)雜，精度要求比較高的零件。該機(jī)床采用FANUC3M-A數(shù)控系統(tǒng)，3M-A是一種用于銑床，高精度、高性能的軟件固化的CNC系統(tǒng)，主要由電源單元、主印刷電路板、伺服控制單元、直流伺服電機(jī)、操作面板和手動(dòng)脈沖發(fā)射器組成。目前，XK6040型銑床電氣控制系統(tǒng)線路老化，主印刷電路板、伺服控制單元電器故障頻繁，維修困難，維修成本高，而且很難買到原有電器配件。為此，采用寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)和安川伺服驅(qū)動(dòng)對(duì)機(jī)床進(jìn)行電氣改造。

1 XK6040型銑床工作原理

該機(jī)床采用機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，機(jī)床電氣元件主要有：①左壁柜，主要安裝繼電器控制元件、總電源開關(guān)；②變壓器箱，裝有數(shù)控控制變壓器及伺服變壓器；③數(shù)控柜，裝有控制單元及伺服單元；④懸臂操作站，可旋轉(zhuǎn)150°通過數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床進(jìn)行操作；⑤主軸控制面板，安裝在機(jī)床左側(cè)壁柜上方，通過按鈕開關(guān)可手動(dòng)控制主軸正反啟停及冷卻操作。

該機(jī)床具有X，Y，Z三坐標(biāo)的臥式數(shù)控銑床，其中X坐標(biāo)為工作臺(tái)縱向進(jìn)給，Y坐標(biāo)為升降臺(tái)垂向進(jìn)給、Z坐標(biāo)為滑鞍橫向進(jìn)給，分別由3個(gè)伺服控制單元控制直流伺服電機(jī)坐標(biāo)并可同時(shí)聯(lián)動(dòng)。機(jī)床主要傳動(dòng)零件均采用合金鋼制造，保證機(jī)床傳動(dòng)的精度和使用壽命。進(jìn)給系統(tǒng)工作臺(tái)縱向、橫向及升降運(yùn)動(dòng)采用滾珠絲杠傳動(dòng)，并由雙螺母及墊片消除間隙，齒輪傳動(dòng)采用雙片齒輪消除間隙保證機(jī)床運(yùn)動(dòng)的精度和剛性。主傳動(dòng)系統(tǒng)中，主軸是由7.5 kW電機(jī)通過一對(duì)皮帶輪和兩對(duì)三聯(lián)滑移齒輪及一對(duì)雙聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)，使主軸獲得18級(jí)轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速范圍30～1500 r/min。

2 改造方案

考慮到XK6040型銑床大部分故障均由電氣故障造成停機(jī)，因此決定改造XK6040型銑床的電氣控制部分，具體方案如下。

（1）保留原有主軸電機(jī)、保留原冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)，同時(shí)保留原有主軸控制面板。

（2）保留原有伺服變壓器，其余電氣元件全部從控制柜中拆除；安裝一新電氣控制柜，更換全部的電氣元件并重新設(shè)計(jì)排列，即同時(shí)保證空間滿足使用要求；更換原來的懸掛操作站，按照寶元LNC-M528A操作部件對(duì)懸掛操作站進(jìn)行重新設(shè)計(jì)制作。

（3）選用安川伺服驅(qū)動(dòng)器及配套伺服電機(jī)，配置與原機(jī)床電機(jī)功率相同。X，Z軸為SGDM-30ADAGSK系列伺服控制器及配套SGMG-30ACA21 0.29 kW系列伺服電機(jī)，Y軸為SGDV-470A01A系列伺服控制器及配套SGMGV-55ADC6C 5.5 kW系列伺服電機(jī)。

（4）完善設(shè)備改造后全部電氣資料，方便后期維護(hù)。

3 改造實(shí)施過程

（1）保持原機(jī)床所有操作方式及動(dòng)作，編制機(jī)床PLC的控制程序；編制機(jī)床操作面板控制按鍵的動(dòng)作程序；編制PLC報(bào)警信息和相關(guān)的故障診斷描述（圖1）。

（2）按照原機(jī)床電氣原理重新設(shè)計(jì)機(jī)床電氣控制策略，繪制控制原理圖、電柜內(nèi)元器件的布置圖、接線圖。

（3）設(shè)計(jì)、制作、安裝與電氣改造配套的機(jī)械加工件，主要是伺服電機(jī)支撐座和絲杠連軸器；安裝伺服電機(jī)。

（4）安裝新的電氣控制柜，依據(jù)新的電路圖安裝伺服控制器，并重新配置電控柜內(nèi)所有電氣元件及各類引線和電纜（2）。安裝寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)操作面板。同時(shí)拆除舊電氣控制柜內(nèi)電氣元件和舊操作面板。

4 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

（1）電路檢查。由于電氣控制柜內(nèi)元件重新設(shè)計(jì)和安裝，其控制功能及連接導(dǎo)線較多，在機(jī)床通電前要認(rèn)真的進(jìn)行核實(shí)、檢查，避免燒壞電器元件。

（2）送電要按一定的順序送電。先斷開所有低壓斷路器，合上總電源，再送控制電源，檢測(cè)控制回路是否正常。當(dāng)正常無誤后再將其他的斷路器按功能要求逐個(gè)合上。

（3）機(jī)床參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)配置。根據(jù)寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)、安川伺服驅(qū)動(dòng)的技術(shù)要求對(duì)機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行配置，分別對(duì)伺服參數(shù)、軸參數(shù)、驅(qū)動(dòng)參數(shù)、手輪參數(shù)等進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)配置。

（4）PLC控制程序聯(lián)機(jī)調(diào)試。根據(jù)機(jī)床功能的PLC程序設(shè)計(jì)，調(diào)試運(yùn)行PLC程序，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)面板進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。調(diào)試程序時(shí)要按步驟分段進(jìn)行調(diào)試，手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、工作臺(tái)進(jìn)給、機(jī)床安全保護(hù)、操作互鎖等分段調(diào)試。對(duì)編制的PLC報(bào)警信息、故障診斷、信息描述進(jìn)行調(diào)試校對(duì)，分段調(diào)試完畢后便可以進(jìn)行程序的整體調(diào)試。

（5）運(yùn)行加工程序?qū)庸ぜ嚽?。使用寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)編制工件加工程序?qū)庸ぜM(jìn)行連續(xù)的復(fù)雜加工，并結(jié)合工件加工情況對(duì)NC數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 PLC程序

5 結(jié)束語

圖2 改造后的電氣控制柜內(nèi)部（部分）

改造后設(shè)備運(yùn)行正常，各項(xiàng)性能得到明顯改善，寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)使設(shè)備的操作管理加工能力及其加工質(zhì)、程序編輯 有了進(jìn)一步提升，從而提高了量。先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)，大大提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)維護(hù)也十分方便。該機(jī)床改造涉及到數(shù)控系統(tǒng)的更新?lián)Q代，主要包括：數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)的選配、PLC程序設(shè)計(jì)調(diào)試、機(jī)床參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)配置等。通過對(duì)老化淘汰的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行更新改造，從而使機(jī)床恢復(fù)原有的加工精度和加工質(zhì)量，提高了生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。

〔編輯 凌瑞〕

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10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.03.34