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XK713数控铣床系统的改造

施伯诚

【摘要】研究对象是一台数控系统基本报废、机械系统尚处于可用状态的旧数控

铣床,目的是将其改造成为一台功能比较完善、操作简单、精度、效率和自动化程

度得到较大提升的实用型机床,并能更好地适应新工艺、新技术,进而探索出一条旧

数控铣床改造的新路.

【期刊名称】《现代制造技术与装备》

【年(卷),期】2016(000)009

【总页数】2页(P99,101)

【关键词】数控;改造;系统

【作者】施伯诚

【作者单位】美光半导体(西安)有限责任公司,西安710000

【正文语种】中文

该XK713数控铣床原产于北京第三机床厂，1999年购置，现已无法使用。经检

查，现机床状态如下所述。

1.1数控系统的状态

（1）系统本身完全损坏，无法启动；

（2）大部分接口老化，规格与市场现有的HNC-21系统无法兼容，失去维修价值；

（3）操作面板有1/3左右的按键失灵，信号灯全部损坏；（4）手摇脉冲发生器

反应不灵敏，怀疑内部触点存在问题；

（5）CRT显示器损坏，无显示；

（6）DNC无法使用，怀疑其软件丢失。

1.2控制电柜的状态

（1）Z轴驱动模块损坏不工作，X、Y驱动模块工作不稳定，存在较严重的“丢步

现象；

（2）主轴变频器工作状态不稳定，怀疑参数丢失或部分模块失效致使其性能下降；

（3）变压器组输出电压波动率≥10%，发热明显（通电测试约30min），继续使

用有危险性；

字式交流进给伺服系统替代原X、Y、Z轴步进驱动单元，用光电编码器检测装置

替代原感应同步器反馈，选择内装型PLC及其应用程序取代接触器、继电器控制

电路，实现开关量和动作量的逻辑控制，提高控制精度和能力。系统总体控制结构

如图1所示（只画出一个进给轴）。

（4）8个继电器中，4个不工作，缺少2个HNC-21系统所需的系统控制继电器

（新系统需要10～11个）；

1.3电机与检测装置状态

（1）主轴电机转速偏差太大（理论2500r/min，实际测速为1800r/min），拆

卸后发现电机线圈老化，有断相现象。

（2）各轴的进给电机完好，但接口与HNC-21系统不匹配；

（3）电机配置的编码器工作状态不明（因系统损坏无法启动，故无法检测），接

口与HNC-21系统不匹配，需要另行制作。

（1）数控系统将原先的简易数控系统、电气控制部分拆除，用国产主流数控系统

替代，维修变频器，调整变频器参数适应新的系统。用数字式交流进给伺服系统替

代原X、Y、Z轴步进驱动单元，用光电编码器检测装置替代原感应同步器反馈，

选择内装型PLC及其应用程序，以取代接触器、继电器控制电路，实现开关量和

动作量的逻辑控制，提高控制精度和能力。

（2）电柜重新设计电柜，按照新系统的要求配置、布局，并考虑冷却、除尘、安

全保护和维护的方便性等因素。

由于原有的数控系统已经瘫痪，需要依据机床现有的功能，重新选择一款合适的数

控系统。因此，根据比较当前市场上的主流数控的优缺点，结合对本机床功能的要

求，对各类数控系统做详细的分析比较。

3.1数控系统基本性能要求

数控系统的核心是计算机数字控制装置，即CNC装置。改造后，CNC装置的基

本性能概括如下。

控制轴数：即CNC最多可以控制多少坐标轴，其中包括移动轴和回转轴。项目要

求基本坐标轴是X、Y、Z三个移动轴。

联动轴数：表示CNC可同时控制按一定规律完成相应轨迹插补的协调运动的坐标

轴数，项目要求的联动轴数为3个。

插补功能：此次改造要求CNC具有直线、圆弧、抛物线、椭圆、螺旋曲线、样条

函数等插补功能，插补坐标系包括直角坐标系和极坐标系。

脉冲当量（分辨率）：一是机床坐标轴可达到的控制精度（CNC每发出一个脉冲，

坐标轴所移动的距离），即实际脉冲当量或外部脉冲当量要求≤0.005m；二是内

部运算的最小单位，称为内部脉冲当量，要求≤0.003m，以便在运算过程中不损

失精度。

进给速度和调节范围：用F指令以每分钟进给距离的形式指定刀具切削速度，要

求其中最大进给速度≥2m/min，进给速度调整范围为lO～200，每档间隔10。

主轴转速和调节范围