雙柱立式車床的數控化改造提高生產精度

大型立式數控車床成本高（gāo），小企業難以承受。而對現有立式車床進（jìn）行數控改造，不僅（jǐn）可以節約更多的成本，還可以提高舊設備的效率和精度，延長設（shè）備的使用壽命。

1前（qián）言

C61125是一台雙柱立式（shì）車床，左右立柱（zhù）配有立式刀架和側刀架（jià），刀架（jià）由滾珠絲杠驅（qū）動。橫梁放鬆夾緊，左右滑塊和側刀（dāo）架的平衡為液壓平衡。工作台采用手動變（biàn）速，可獲得16種轉速。升級要求右立（lì）式刀架改為數控（kòng）刀架，取消右刀架；工作台被改變為（wéi）自動控製。加工時，可以選擇右側立式數控刀架進行自動加工，也可以選擇左立刀架或側刀架進行手動加工。

2方案確定

根據實際情況，從經濟角度（dù）考慮，數控係統選用西門子808D ADVANCED，伺服放大器選用西門子V70，伺服電機選用西門子1F6，X軸伺服（fú）電機靜態轉矩30N·m，Z軸伺服電機靜態轉矩40N·m，帶刹車。兩軸都直接用滾珠絲杠連接，所以取（qǔ）消了相應的電磁離合器。工作台原用一台55kW三相異步（bù）電機保持，但取（qǔ）消了手動變速，新增了4個兩位四通閥，實（shí）現自動變速。機床的所（suǒ）有操作麵板都集（jí）中在西門子808D高級機床控製麵板(MCP)上（shàng），MCP上設置了兩個按鈕，一個用於選（xuǎn）擇數控有效還是手動有效，一（yī）個用於選擇左垂（chuí）直刀架有效還是左刀架有效。鑒於以（yǐ）上變化，決定（dìng）重新設計電氣部分。

3計劃實施

(1)油泵、工作台、橫梁電（diàn）氣主電路設計。電氣主電路如圖1所示。機床運行時（shí），油泵電機M1首先啟動，接觸器KM1接通油泵，為機床（chuáng）各部分提供（gòng）潤滑和所需的壓力油。如果油（yóu）泵沒有打開，機床就不能運轉。工作台（tái）電機M2由星三角降壓啟動，接觸（chù）器KM4齧合M2星形運行，接觸器KM5齧合M2三（sān）角形運行，KM2和KM3控製工作台正反轉，工作台停止使用能耗製動，由KM6、KM7和KM4實現。吊梁由KM8、KM9和吊梁電機M3 實現。

(2)左立式刀（dāo）架和左刀（dāo）架的電氣主電路設計（jì）。左垂直刀架的快速進給由接觸器KM10和快速電機（jī）M4控製，水平或垂直進給由接觸（chù）器KM11、KM12、KM13和進給電機M5結合電磁離合器YC1、YC2、YC3、YC4、YC5控（kòng）製。進給電機M5為雙（shuāng）速電機，根（gēn）據選用的電（diàn）機可以獲得不（bú）同的速度，從而獲得不同的進給速度（dù）。側刀架的電氣主電路與左立刀（dāo）架的電氣主電路相似，在此不再（zài）贅述。

數控係統的設計第四部分

(1)數控係統的整體連接西門子808D先進數控係統與（yǔ）伺服（fú）放（fàng）大器采用（yòng）驅動總線連接，比原808D數控係統更容易連接，抗幹擾能力更強，傳輸速度更快，調試更（gèng）簡單。驅動總線通過CNC係統的X126接口連（lián）接到X軸伺服放大器的X10接口，再通過X軸伺服（fú）放大器的X11接（jiē）口連（lián）接到Z軸伺服放大器的X10接口。特別注意驅動總線的終端電阻（zǔ）插頭，否則驅動總線將不能（néng）正常工作。數控係統的總體連接。

(2)可編程控製器的設計。由於設備既有數控軸又有普通進給軸（zhóu），增加了（le）設計難度。在（zài）重新配備的電氣櫃中，原有的常用部件全部由PLC控（kòng）製，大（dà）大減少了電氣櫃布線的工作量，提高（gāo）了機床的可靠性和控製靈活性。由於布線要求簡單整潔，除急停開關和手動（dòng）脈衝（chōng）發生器的軸向選擇和放大信號外，其他所有輸入輸出信號均（jun1）分布在X301和X302兩個50芯（xīn）數（shù）字輸入輸出接口（kǒu）。

5機床操作麵板的集成

由於保留了原設備的左立式刀架和左刀架，操（cāo）作按鈕（niǔ）沒有集成到西門子808D ADVANCED的機床操作麵板(MCP)中，操作起來極為不（bú）便，容（róng）易（yì）產生衝突。所以操作按鍵集（jí）成如下:操作麵板(MCP)上有13個未定義的按鍵，包括K7 ~ K12待機鍵，4個（gè）空白鍵，卡盤夾緊鍵，內外卡（kǎ）選擇鍵（jiàn），尾座（zuò）控製鍵，可（kě）用於其（qí）他用途。此外，手脈衝發（fā）生（shēng）器選擇帶放大和（hé）選軸的手脈衝盒，將放大和選軸信號連接到數控係統（tǒng）的（de）數字輸入X100接口，使MCP上的三個按鈕X1、X10和X100可以（yǐ）用（yòng）於其他用途。

在原立式車床操作（zuò）中，液壓啟停鍵（jiàn）、橫梁上下鍵共4個鍵（jiàn），左立式刀架有8個（gè）鍵用於快速、進給、停（tíng）止、上下（xià）、左右操作（zuò）。同（tóng）樣，側刀架也需要8個鍵，工作台需要一個點動鍵和shift鍵。MCP上隻有16個未定義的鍵，明顯不夠用。針對這個問題，分（fèn）配如下:首先選擇一個帶指示燈的按鍵作為選擇開關，選擇數控控製軸或者普（pǔ）通（tōng）進給軸。如果（guǒ）該鍵的指示燈亮起，則普通進給軸（zhóu）選擇有效。此時，左（zuǒ）垂直刀架、側刀架和橫梁的（de）升降均有（yǒu）效，但數控X軸和Z軸的手動和自動操作（zuò）無效（xiào）。指示燈滅，表示數控控製軸選擇有效，X軸、Z軸手動、自動操作有效（xiào），普通進給軸操作無效；同理，選擇另一個帶燈的（de）按鈕來區分（fèn）左垂直刀架和側刀架的控製（zhì），這樣左垂直刀架和側刀架隻需（xū）要9個按鈕就能滿足（zú）控製要求。

工作台（tái）作為一個普通部件，除（chú）了數控自動操作外，還可以（yǐ）手動控製。在（zài）MCP中已經定義了工作台的前進、後退和停止按鈕。經過實（shí）際的PLC編程和調試，完全達到了設計目標（biāo）。

6結（jié）束語

設備（bèi）改（gǎi）造（zào）成功後（hòu），一台機床既可數控又可通用，成本不到同（tóng）類型數控機床的1/3，使舊設備用更少（shǎo）的錢重複使用。改造後的機床可以大大（dà）提（tí）高加工（gōng）效率，縮短加工時間，降低勞動強度和生產成（chéng）本。改造後的機床不僅能滿足普通外圓和端麵加工的要求，還能加工普通立式車床（chuáng）不能加工的複雜曲（qǔ）麵零件。同時，保證了機床的加工質（zhì）量和穩定性。