常柴三坐标测量机改造项目.doc

常柴三坐标数控测量机改造方案 我国一些机械制造企业七、八十年代从国外进口了大量机械设备。目前，这些设备的机械部分基本完好，但由于其控制部分技术资料不全、内部电器老化、以及国外供货商的售后服务跟不上，售后服务和设备维修的费用昂贵，导致相当一部分设备不能正常使用，成为企业沉重的包袱。 武汉华中数控系统有限公司已成功地为东方电机厂、南昌飞机制造公司、常柴股份有限公司改造了多台东德、俄罗斯、美国等国的二手设备，积累了较丰富的经验。已为常柴、北京第一机床厂等单位提高了多台经济、实用的三维数字化仿形控制系统，已开发激光数字化三维复杂曲面测量/造型/加工一体化集成系统，已开发了在普通数控机床上，配置三坐标测头，对零件的几何形状精度和自由曲面零件自动测量的数控测量软件包。通过对常柴的三坐标数控测量机的现状进行了解和分析之后，提出以下改造技术方案。以下方案供企业领导决策时参考。 一、技术方案 由于该测量机是德国二手设备，所配控制系统为286微机，其控制系统的配件很难购到，已无法对其系统进行维修。其软件不具备对复杂曲面三维数字化扫描测量功能，不具备与CAD/CAM接口、不具备与数控机床通讯的功能，限制了该设备在常柴北厂模具车间的使用范围，其软件有待于升级。本方案提出更换原设备的控制系统，用在华中I型数控系统的基础上派生的华中三坐标测量机数控系统（含数控单元、PLC、强电柜等）对该设备进行彻底改造，达到其原有的零件几何形状精度测量功能，并增加对复杂曲面三维数字化扫描测量功能、与CAD/CAM接口、与数控机床通讯和网络等功能。 三坐标数控系统结构详析 采用品牌奔腾计算机(配置15’彩色显示器、1.44’软驱、8GB硬盘、64MB内存、激光打印机等)替代原控制系统。在计算机总线上，插入模拟式伺服控制模块、触发式测头接口模块、仿形测头控制模块、光隔离输入模块、光隔离输出模块、网络控制模块等，作为与三坐标测量机的控制接口。更换系统操纵盒、控制电柜。保留三坐标测量机上原有的直流伺服驱动和电机、Heidenhain光栅尺及光栅信号处理系统、Renishaw触发式测头和信号预处理系统、操纵杆、行程开关等部件。若用户需要，可购置国产、或进口模拟式仿形测头(如Renishaw SP600M)，或非接触激光数字化侧头，使系统具备曲面三维数字化扫描测量的功能。 模拟式伺服控制模块有三个位置检测接口，采集光栅尺系统的脉冲信号，作为三个坐标的位置反馈，并有三路D/A输出信号控制伺服放大器，构成全闭环控制系统。输入模块是CNC系统内装PLC的硬件输入接口，输入电压为0--24V，最大电流为100毫安，用于操作面板的按钮信号输入、开关检测输入、气压的检测输入等，这个模块的输入点数为48点，系统可扩展的输入数点为4*64=256点。输出模块是CNC系统内装PLC的硬件输出接口，输出电压为2 4V，用于测量机的继电器控制系统，如测头方向的控制。该模块的输出点数为48点，系统可扩展输出点数为4*48=196点。多功能模块主要完成操纵杆位置信号的输入等。触发式测头接口模块、仿形测头控制模块采用硬件电路，实时采集测头的位置信号和测量机的坐标状态，经数据处理后，获得被测点的坐标数据。 数控单元的计算机采用交互式人机中文汉字界面和图形显示。数控单元内运行华中I型数控测量机软件，通过其内置的位置控制模块和PLC输入/输出模块控制伺服驱动单元，进而控制安装在测量机上的X、Y、Z轴伺服电机和测头按指定的程序运动和测量。 华中I型数控系统的硬件结构图 2．数控与数据处理软件功能 2．1 基本软件 基本几何元素测量程序 扩展几何元素测量程序 形位公差测量程序 脱机零件编程程序 自学习零件编程程序 2．2 曲面点---点位置测量程序(选件) 曲面测量边界设置程序 曲面测量的自动布点程序 基于曲面测量数据的CAM系统 2．3 复杂曲面三维数字化扫描测量(仿形测量)系统(选件，需配置仿形测头控制模块和仿形测头) HNC-1P数字化仿形数控系统是将数控系统与仿形系统集成化、一体化的控制系统，可与各种加工中心、数控铣床、仿形铣床、三维数字化扫描测量装置等配套使用。采用华中I型数控系统作为各种底层驱动和接口，与通用数控系统完全兼容，具有行进给方式的一维仿形、XY平面整圆周二维仿形、以及XY平面与Z轴联动的三维仿形等功能。该系统既可使用用户提供的仿形测头，也可根据用户需求，配套提供我公司的HNC-C3D型模拟式三维接触测头和HNC-L3D型三维激光非接触测头。系统可作为数字化测量装置对实物模型进行数控测量，并且可根据测量数据，生成曲面的几何模型，也可自动生成凹模、凸模、比例变换后的标准加工G代码。系统具有仿形速度快、加工精度高、集成度高和功能强的特点，是适用于模具制造的扫描系统。 主要性能指标：