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基于华中数控系统的ZJK7532A数控钻铣床升级改造

呼刚义;王丽洁

【摘要】国内早期的数控机床系统落后、故障率高、加工适应差.本文给出了

ZJK7532A数控钻铣床的数控系统、电气控制及机械结构的低成本升级改造方案并

进行了具体实施,使其成为性能稳定、可靠性和加工效率高、能广泛满足各种加工

要求的数控设备.这对于加工企业的以较低成本来升级改造早期数控机床具有借鉴

意义.

【期刊名称】《制造业自动化》

【年(卷),期】2011(033)021

【总页数】3页(P146-148)

【关键词】数控钻铣床;华中“世纪星”数控系统;机床改造

【作者】呼刚义;王丽洁

【作者单位】西安理工大学高等技术学院,西安710062;西安理工大学高等技术学

院,西安710062

【正文语种】中文

【中图分类】TP273

0引言

许多加工用户使用的数控机床主要是国内早期的数控设备，系统功能简单并进入老

化阶段，电气控制故障率逐年上升并且加工精度低，已严重影响到企业的正常生产。

而新购设备投入较大，废弃旧设备又比较浪费，能否有一种途径花尽可能少的钱，

就能使旧机床不仅具有和新机床一样的加工精度，而且还具备当前数控机床的功能，

还能减少故障率、提高加工效率。针对这种情况，我们对ZJK7532A数控钻铣床

进行全面了的系统、电气和机械升级改造。

1升级改造的内容

ZJK7532A数控钻铣床是外配通用PC机的经济型数控装置，属于早期的华中

2000系列数控系统，主轴为机械手动变速，进给为步进电机开环控制，采用梯形

螺纹丝杠传动。系统落后、精度差及稳定差。故具体改造内容涉及数控系统升级，

交流伺服电机半闭环控制，主轴无级调速改造和机械结构升级。

2改造设计具体方案

2.1机械结构的改进

机床主轴的改造是在原机床手动换档三级变速的基础上，充分利用原有三相异步电

动机和主轴变速箱，采用变频器驱动实现手动换档分段无级变速的控制方式。这种

方式很适合需要无级变速但又对低速和高速都不要求的场合，实现起来简单方便又

比较经济，在较低速度时可通过机械变速装置扩大输出转矩，但其调速范围受到电

动机最高转速的限制。进给轴结构改造如图1所示，伺服电机通过1:1的齿形带轮

带动滚珠丝杠旋转，实现工作台的运动。替换了原有的梯形螺纹丝杠，提高了机床

的精度和快速响应性。

图1x、y、z轴机械传动部分

2.2强电电气控制设计

改进后机床强电电气原理图如图2所示。主要是主轴和进给伺服电机的电源及其

控制连线。

2.3数控系统的选择

综合性能、可靠性及经济性因素，本机床改造中我们选择华中“世纪星”数控系统，

它是在华中I型、华中2000系列数控系统的基础上，满足用户对低价格、高性能、

简单、可靠的要求而开发的数控系统，近年来国内用户对其认可度有很大提高。它

采用了先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业PC，配置7.5＂或9.4＂彩色液晶

显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式

PLC接口于一体，支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、DNC、以太网等

程序交换功能。具体连线如图3所示。

图2机床强电电气回路原理图

图3系统连接总图

2.4主轴电路

本机床改造中主轴变频调速采用日立SJ200-015HFE变频器，其采用正弦波脉宽

调制（PWM）控制，额定容量2.9KVA，额定输入、输出电压三相交流380-

480V+10%，额定输入电流5.0A，额定输出电流3.8A，输出频率范围1～

360Hz，适用电机容量1.5KW，具有主轴过流、短路、过热等故障报警功能。变

频器根据输入的速度指令和运行状态指令输出相应频率和幅值的交变电流控制电动

机旋转。速度指令为0～10V的模拟电压，旋转方向归PLC输出的开关量信号决

定。具体连接如图4所示。

图4主轴变频器与电机及控制器的连接图

2.5进给驱动电路

本机床改造中的伺服电机驱动选用一款华中开发的型号为HSV-16全数字交流伺

服驱动器，其内部采用必威体育精装版专用运动控制DSP、FPGA和IPM等当今必威体育精装版技术设

计。具有控制简单灵活、状态显示齐全、宽调速比等特点。运行模式选为位置控制

方式（脉冲量接口），其位置控制为主要目的，速度控制和转矩控制为辅，以保证

电机的位置精度。连线如图5所示。

图5HSV160伺服驱