薛福連

（沈陽(yáng)市遼中縣化工總廠 沈陽(yáng)110200）

某廠20世紀(jì)80年代初引進(jìn)了一批英國(guó)生產(chǎn)的CTC5數(shù)控車床。如今，這些數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)已嚴(yán)重老化，故障率很高，因此工廠決定對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造。

1 車床的狀態(tài)與功能

根據(jù)機(jī)床原來(lái)的狀態(tài)和具備的功能，采用了德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的SINUMERIK 810T數(shù)控系統(tǒng)代替原機(jī)床的 GE1050HLX數(shù)控系統(tǒng)，用SIMODRIVE 611-A 交流伺服主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)取代原機(jī)床中的主軸及X軸、Z軸和刀架電機(jī)。原機(jī)床中的刀架編碼器為8421碼的絕對(duì)位置編碼器，電源為+24 V直流，考慮到其安裝尺寸比較特殊，控制過(guò)程也比較簡(jiǎn)單，故予以保留。用SINUMERIK 810T中的PLC來(lái)處理刀架編碼器信號(hào)，其余主軸、X軸、Z軸的測(cè)量系統(tǒng)均采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的增量式脈沖編碼器，以保證可靠性?？刂平Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 CTC5 控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 SINUMERIK 810T數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

SINUMERIK 810T數(shù)控系統(tǒng)是專門(mén)針對(duì)車床而設(shè)計(jì)的，通過(guò)調(diào)整機(jī)床參數(shù)，可以很方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床中諸如藍(lán)圖編程、測(cè)量系統(tǒng)誤差、螺距誤差補(bǔ)償、圖形模擬、主軸定向停、加工螺紋及外部通信等功能，它具有集成式的可編程序控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC），最多可以處理256個(gè)數(shù)字量輸入和128個(gè)數(shù)字量輸出。SIMODRIVE 611-A伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以滿足主軸恒功率控制和進(jìn)給伺服電機(jī)恒扭矩控制，因此在數(shù)控機(jī)床和要求比較高的生產(chǎn)線上應(yīng)用廣泛。

PLC輸入/輸出信號(hào)是控制整臺(tái)機(jī)床按正確的邏輯順序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，數(shù)控系統(tǒng)將根據(jù)這些信號(hào)的不同狀態(tài)來(lái)確定機(jī)床動(dòng)作的順序是否正確。而機(jī)床的潤(rùn)滑、冷卻、排屑、主軸換擋等功能與其它數(shù)控相似，在此不再多述。在車床中存在以下兩個(gè)問(wèn)題：

1)車床主軸卡盤(pán)的內(nèi)/外夾緊

數(shù)控鏜銑床是通過(guò)氣動(dòng)或液壓力將安裝在主軸上的刀柄進(jìn)行拉緊。在CTC5數(shù)控車床主軸上安裝的夾具，需要依靠卡盤(pán)的收縮或張開(kāi)來(lái)夾緊工件。因此，編制PLC程序時(shí)必須將這兩種情況都要考慮進(jìn)去。在CTC5 數(shù)控車床的控制柜中有一個(gè)內(nèi)/外夾緊鑰匙開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)它的不同狀態(tài)來(lái)選擇卡盤(pán)是向內(nèi)或向外夾緊。

2)回轉(zhuǎn)式刀架的換刀

圖2 CTC5 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)塔刀架

CTC5車床有兩種換刀方法，第一種：自動(dòng)換刀，即先給定T指令，然后用M52/M53給定刀架的正/反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)換刀；第二種：是通過(guò)刀位撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)正/反轉(zhuǎn)換刀，刀架在以上兩種換刀方法下的工作過(guò)程和原理很相似。下面以自動(dòng)換刀為例說(shuō)明回轉(zhuǎn)塔刀架的換刀過(guò)程，見(jiàn)圖2所示。這里要注意的是：在回轉(zhuǎn)刀架進(jìn)行換刀的過(guò)程中，不允許有其它的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以確保換刀過(guò)程中的安全。可以通過(guò)對(duì)SINUMERIK 810T中VDI信號(hào)Q87.5(read-in Enable)的封鎖，使機(jī)床在換刀過(guò)程一開(kāi)始就不再繼續(xù)執(zhí)行后面的零件程序，等換刀過(guò)程結(jié)束后再恢復(fù)此信號(hào)，機(jī)床將繼續(xù)執(zhí)行零件程序。

3 結(jié)語(yǔ)

在技術(shù)改造過(guò)程中，調(diào)整SINUMERIK 810T的數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)，使伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能更好地協(xié)調(diào)工作。SINUMERIK 810T數(shù)控系統(tǒng)的安裝和調(diào)試可參考相關(guān)手冊(cè)。改造后機(jī)床運(yùn)行情況很好，一臺(tái)機(jī)床兩個(gè)月內(nèi)三班制，能加工出2 000多個(gè)零件，而且沒(méi)有出現(xiàn)電氣故障。

[1]顧京.數(shù)控加工編程及操作[M].北京:高等教育出版社,2007.