趙家平，曹東

（1.寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司固定資產(chǎn)管理中心，寧夏石嘴山753001；2.西北稀有金屬材料研究院，寧夏石嘴山753000）

XK6040型數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)改造

趙家平1，曹東2

（1.寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司固定資產(chǎn)管理中心，寧夏石嘴山753001；2.西北稀有金屬材料研究院，寧夏石嘴山753000）

XK6040數(shù)控銑床工作原理、機床配置、技術(shù)性能和電器元件。采用寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)、安川伺服驅(qū)動對XK6040數(shù)控銑床進行電氣改造。

XK6040；LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)；安川伺服驅(qū)動

0 前言

XK6040型銑床是三坐標數(shù)字程序控制銑床，由齊齊哈爾第二機床廠1994年生產(chǎn)，適用于小生產(chǎn)，加工多品種，幾何形狀比較復雜，精度要求比較高的零件。該機床采用FANUC3M-A數(shù)控系統(tǒng)，3M-A是一種用于銑床，高精度、高性能的軟件固化的CNC系統(tǒng)，主要由電源單元、主印刷電路板、伺服控制單元、直流伺服電機、操作面板和手動脈沖發(fā)射器組成。目前，XK6040型銑床電氣控制系統(tǒng)線路老化，主印刷電路板、伺服控制單元電器故障頻繁，維修困難，維修成本高，而且很難買到原有電器配件。為此，采用寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)和安川伺服驅(qū)動對機床進行電氣改造。

1 XK6040型銑床工作原理

該機床采用機電一體化結(jié)構(gòu)，機床電氣元件主要有：①左壁柜，主要安裝繼電器控制元件、總電源開關(guān)；②變壓器箱，裝有數(shù)控控制變壓器及伺服變壓器；③數(shù)控柜，裝有控制單元及伺服單元；④懸臂操作站，可旋轉(zhuǎn)150°通過數(shù)控系統(tǒng)對機床進行操作；⑤主軸控制面板，安裝在機床左側(cè)壁柜上方，通過按鈕開關(guān)可手動控制主軸正反啟停及冷卻操作。

該機床具有X，Y，Z三坐標的臥式數(shù)控銑床，其中X坐標為工作臺縱向進給，Y坐標為升降臺垂向進給、Z坐標為滑鞍橫向進給，分別由3個伺服控制單元控制直流伺服電機坐標并可同時聯(lián)動。機床主要傳動零件均采用合金鋼制造，保證機床傳動的精度和使用壽命。進給系統(tǒng)工作臺縱向、橫向及升降運動采用滾珠絲杠傳動，并由雙螺母及墊片消除間隙，齒輪傳動采用雙片齒輪消除間隙保證機床運動的精度和剛性。主傳動系統(tǒng)中，主軸是由7.5 kW電機通過一對皮帶輪和兩對三聯(lián)滑移齒輪及一對雙聯(lián)滑移齒輪傳動，使主軸獲得18級轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速范圍30～1500 r/min。

2 改造方案

考慮到XK6040型銑床大部分故障均由電氣故障造成停機，因此決定改造XK6040型銑床的電氣控制部分，具體方案如下。

（1）保留原有主軸電機、保留原冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)，同時保留原有主軸控制面板。

（2）保留原有伺服變壓器，其余電氣元件全部從控制柜中拆除；安裝一新電氣控制柜，更換全部的電氣元件并重新設(shè)計排列，即同時保證空間滿足使用要求；更換原來的懸掛操作站，按照寶元LNC-M528A操作部件對懸掛操作站進行重新設(shè)計制作。

（3）選用安川伺服驅(qū)動器及配套伺服電機，配置與原機床電機功率相同。X，Z軸為SGDM-30ADAGSK系列伺服控制器及配套SGMG-30ACA21 0.29 kW系列伺服電機，Y軸為SGDV-470A01A系列伺服控制器及配套SGMGV-55ADC6C 5.5 kW系列伺服電機。

（4）完善設(shè)備改造后全部電氣資料，方便后期維護。

3 改造實施過程

（1）保持原機床所有操作方式及動作，編制機床PLC的控制程序；編制機床操作面板控制按鍵的動作程序；編制PLC報警信息和相關(guān)的故障診斷描述（圖1）。

（2）按照原機床電氣原理重新設(shè)計機床電氣控制策略，繪制控制原理圖、電柜內(nèi)元器件的布置圖、接線圖。

（3）設(shè)計、制作、安裝與電氣改造配套的機械加工件，主要是伺服電機支撐座和絲杠連軸器；安裝伺服電機。

（4）安裝新的電氣控制柜，依據(jù)新的電路圖安裝伺服控制器，并重新配置電控柜內(nèi)所有電氣元件及各類引線和電纜（2）。安裝寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)操作面板。同時拆除舊電氣控制柜內(nèi)電氣元件和舊操作面板。

4 現(xiàn)場調(diào)試

（1）電路檢查。由于電氣控制柜內(nèi)元件重新設(shè)計和安裝，其控制功能及連接導線較多，在機床通電前要認真的進行核實、檢查，避免燒壞電器元件。

（2）送電要按一定的順序送電。先斷開所有低壓斷路器，合上總電源，再送控制電源，檢測控制回路是否正常。當正常無誤后再將其他的斷路器按功能要求逐個合上。

（3）機床參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)配置。根據(jù)寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)、安川伺服驅(qū)動的技術(shù)要求對機床數(shù)據(jù)進行配置，分別對伺服參數(shù)、軸參數(shù)、驅(qū)動參數(shù)、手輪參數(shù)等進行參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)配置。

（4）PLC控制程序聯(lián)機調(diào)試。根據(jù)機床功能的PLC程序設(shè)計，調(diào)試運行PLC程序，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)面板進行聯(lián)機調(diào)試。調(diào)試程序時要按步驟分段進行調(diào)試，手動運行、自動運行、工作臺進給、機床安全保護、操作互鎖等分段調(diào)試。對編制的PLC報警信息、故障診斷、信息描述進行調(diào)試校對，分段調(diào)試完畢后便可以進行程序的整體調(diào)試。

（5）運行加工程序?qū)庸ぜ嚽小Ｊ褂脤氃狶NC-M528A數(shù)控系統(tǒng)編制工件加工程序?qū)庸ぜM行連續(xù)的復雜加工，并結(jié)合工件加工情況對NC數(shù)據(jù)進行優(yōu)化。

圖1 PLC程序

5 結(jié)束語

圖2 改造后的電氣控制柜內(nèi)部（部分）

改造后設(shè)備運行正常，各項性能得到明顯改善，寶元LNC-M528A數(shù)控系統(tǒng)使設(shè)備的操作管理加工能力及其加工質(zhì)、程序編輯 有了進一步提升，從而提高了量。先進的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動，大大提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，同時維護也十分方便。該機床改造涉及到數(shù)控系統(tǒng)的更新?lián)Q代，主要包括：數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動的選配、PLC程序設(shè)計調(diào)試、機床參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)配置等。通過對老化淘汰的數(shù)控系統(tǒng)進行更新改造，從而使機床恢復原有的加工精度和加工質(zhì)量，提高了生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。

〔編輯 凌瑞〕

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10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.03.34