数控车床电气控制系统的改造与设计实例

　　1.2 数控车床电气控制系统电路分析
　　1）主轴电动机的电气控制，主轴电机为交流变频电动机，主要通过变频器进行驱动，对于其正、反转以及速度等主要是由数控系统控制的。2）主轴控制，有关零件程序的输入信号包括M03、M04以及M05，而有关机床操作面板的主要包括主轴的正、反转，点动及停止，其中，主轴正转输出信号为Q0.0，反转为Q0.1，停止为Q0.2。3）其他相关辅助控制主要包括刀架、冷却泵以及润滑泵等电机。其中，冷却泵电机控制中零件相关程序的输入信号包括MO8及MO9；有关冷却控制的输出信号为Q0.3。对于润滑泵电机控制而言，其输入信号主要来自于机床控制面板的导轨润滑键，而输出信号为润滑控制Q06。对于刀架电机控制而言，其输入信号主要来自于刀位的检测信号，零件有关程序T代码包括I1.0；T1；I1.1；T2；I1.2；T3；I1.3；T4；刀架正转输出信号为Q0.4，反转为Q0.5。
　　2、数控车床电气控制系统的改造与设计
　　2.1 数控车床电气控制系统改造设计总原则
　　本文以GS30型双主轴数控车床为例，对其电气控制系统的改造及设计进行了研究。对于GS30型数控车床而言，经多年使用后，无论在机械系统，还是电气系统部分均有了较严重的磨损，因而运行时故障率及异常停机频率的不断升高，对于设备使用过程的安全性、稳定性均造成了严重的影响，并导致生产质量及生产效率的大幅降低。进行GS30型数控车床的改造时应考虑到其机械结构的功能，并确保电气控制系统的性能维持良好状态。改造过程中必须从技术及经济效益两大方面进行考虑，尽可能维持车床现有的机械系统以及多数电气控制系统，本文采用了SIEMENS 840D数控系统实现了数控车床的电气控制系统的技术升级及其改造，这样不仅维持了数控车床的原操作习惯，还提高了设备运行过程的稳定性及其可靠性，实现了设备生产工艺现状的有效改善，是一种技术及经济方面均较为优良的改造方案。
　　2.2 数控车床电气控制系统的改造及设计方案
　　1）数控车床改造的总体技术方案
　　数控车床主要是由机械及电气两大部分构成，进行总体方案的设计时必须从机、电两大方面入手来对车床各功能实施及实现方案进行考虑，以数控车床现状为依据进行分析对GS30型数控车床电气控制系统进行相应的技术改造，改造后总技术设计图见图1。
　　2）电气系统部分的改造
　　本文采用的是840D数控系统对原有控制系统进行了替代，因而有效实现了对机床位置的控制。840D软、硬件配置同本机床原控制功能相符，即1主轴+5坐标轴及双通道；10.4寸的液晶显示器、全功能CNC键盘以及薄型MCP操作面板；选择的是带有硬盘功能的PUC，能够进行友好中文人机界面的显示，并具有加工循环、螺补、图形编程及其模拟等相关功能；原有系统被NCU单元611D驱动+1PH7主轴电机+1FT6伺服电机代替，因而确保了各轴功率及扭矩能够满足相关要求的规定；对X轴、Z轴、U轴光栅尺以及W轴编码器进行了更换，并满足了数控系统的相关要求；将副主轴由原来的开环控制改造成了半闭环控制，因而确保了同步轴功能的实现；
　　3）机械系统部分的改造
　　对X、Z、U以及W轴的丝杠螺母副进行了更换，并实现了机械精度的有效提高；进行了新操作站的制作，并配以了CNC面板、键盘及其控制面板。
　　2.3 改造后数控车床的结构总图
　　由于数控车床主要包括了控制介质、伺服系统、机床本体以及数控装置四大部分，因而经改造后的车床系统组成框架图见图2。

　　3、改造后数控车床的验收
　　数控车床验收主要指的是借助于多种高精度仪器来对车床的机、电、液、气等各大系统以及车床整机所进行的单项及综合性能、静态及动态精度等的检测，以此为基础对数控机床进行综合性的评价。其中，数控车床验收内容主要包括了机床定位、几何以及切削等精度的检测，及整个机床的综合性能检验等方面。对GS30型双主轴数控车床主要进行了如下内容的验收：1）功能的验证，通过对手动功能以及数控功能进行验证，前者是手动方式下
　　对机床M、S及T功能的验证，后者采用了数控程序对机床的各个部件的功能进行了验证；2）车床的几何精度，以车床验收检验项目以及允差为依据对其几何精度进行检测，采用的主要仪器包括大理石检验方箱、磁力表座以及千分表等；3）定位及重复定位的精度，采用的是激光干涉仪来对X、Z、U及W 轴进行了检测，间距为50 mm；4）试切件精度的验证，此项检测的是车床的综合性能及精度；5）24 h考机运行，此项主要负责对车床机械动作的稳定可靠性能进行检测；6）资料的验收及其归档。