数控龙门铣床的电气改造.PDF

【企业案例1】 数控龙门铣床的电气改造 某公司采用 SIEMENS 840D 数控系统改造了 1 台数控龙门铣床。改造后该机 床不仅全部恢复了原设计要求,而且机床工作效率大大提高,充分体现了 SIEMENS 840D 数控系统高科技术、高稳定性。现就该机床改造做一介绍。 1.机床基本介绍 该数控龙门铣床 20 - 10 - 600CNC 由德国WALDRICH COBURG 公司于 1983 年生 产制造,双龙门且可以单独控制操作,共有 9 个轴:X1轴、XA1 轴 (双龙门同步移 动),Y 轴 (滑板),Z 轴 (滑枕),W1 轴、WA1 轴 (横梁同步移动),S 轴 (主轴),C 轴 (旋 转工作台),A 轴 (附件轴),配有 12 个附件头。原控制系统采用 SIEMENS 8MC 数控 系统。X 轴使用旋转变压器做位置检测并配以机械同步传动丝杠来保证立柱移 动的同步要求。其他控制轴采用感应同步器做位置检测元件。横梁移动采用直 流电动机串联运行并配以机械同步传动丝杠来保持传动的同步,并在一侧设有交 流微调电动机作为调整之用。机床传动全部采用模拟直流伺服系统控制。 机床 X、Y、Z、W 轴行程分别为 0~2 700 mm、0~8 000 mm、0~1 000 mm、0~3900 mm, 4 轴移动速度分别为 5~10 000 mm/min、5~6 000 mm/min、5~3 000 mm/min、5~2000 mm/min。主轴具有定向功能, 2 个档位。一档为 6~275 r/min、二档为 17~750r/min。 2．数控改造 2.1 数控系统改造 选用西门子 840D 数控系统改造原 SINUMERIK 8MC 数控系统。新系统配置了 10. 4 英寸彩色 TFT(OP031)显示器、MMC103 带硬盘、5. 3 版本的 MMC 软件、 WINDOWS 95 操作系统、3. 5 英寸软驱、R232 标准通讯口、572. 3 版本的 NCU 系 统。软件版本为 840D 的 5.3 版本。PLC 采用 S7-300 输入/输出模块。另外利用 840D 数控系统的 PROFIBUS 接口,加装 13 个 S7-ET200BPLC 模块 (其中两块模拟 输出模块),建立 4 个远程控制分站。该接口数据传输速度为 1. 5M b/s,远高于 X122 接口 187.5 K b/s 的传输速度。各分站之间采用西门子专用通讯电缆,与 CPU 进行数据通讯。这样既节省控制电缆使用数量,也降低了电气故障率。同时 该机床还具有龙门轴功能及主从功能(主要解决 X1、XA1,W1、WA1 同步运行)和 五轴联动功能、中文显示、标准的固定循环以及 840D 标准的系统功能。 2.2 驱动系统配置 选用了西门子 611D 数字伺服驱动系统及 1FT6 系列交流伺服电动机改造 X1、XA1、Y、Z、W1、WA1 和 S 轴,采用西门子 611D 数字模块进行控制。 2.3 PLC 部分 选用西门子 S7-300 和 S7-ET200B 改造原 S5-PLC。采用SIEMENS 840D 标准 机床控制面板及用户操作面板实现机床的一些辅助动作和功能。 2.4 标准功能设置 首先根据原机床标准功能,重新设计电气原理图,并组织现场安装调试进行 PLC、NC 联机调试。采用 HEIDENHAIN 直线光栅尺 (LB382C)更换原 Y、Z、W1、WA1 轴的测量系统,用 HEIDENHAIN 的增量编码器(ROD485)更换原 X 轴位置编码器和主轴定向编码器。X 轴同步功能采用两台增量编码器 (ROD485), 利用 840D 的龙门轴功能实现X1 和 XA1 轴两台电动机的同步运行。W 轴同步功 能采用 LB382C 直线光栅尺 (左右各安装一根直线光栅尺),利用 840D 的龙门轴功 能,实现 W1 和 WA1 轴两台电动机的同步运行。并在 WA1 侧设置微调电动机作为 手动横梁水平调整之用。主轴根据滑枕上安装的接近开关与在铣头上接近开关 的不同组合,通过 PLC 程序,实现自动/手动安装附件铣头、以及不同附件铣头的 不同功率限制,以保护附件铣头不超载进行切削加工。 2.5 机床参数配置 根据机床实际工作需