DECKEL FP4A-T立式加工中心電氣改造工程
1電氣改造工程執(zhí)行前的設(shè)備狀況該設(shè)備是武漢江漢石油儀器儀表廣■于上世紀九十年代初從德國 進口的情密加工機床,。為工廠生產(chǎn)服務(wù)已近三十年的時間。由于企 業(yè)管理完善，設(shè)備長時間得到(呆養(yǎng),，設(shè)備及附件的整體性能不錯,， 完整程度比較高，而且設(shè)備機械部分的情度(呆持很好,。在這些設(shè)備 儀器上仍然可以寄加工出高情度的產(chǎn)品零件,。但是設(shè)備畢竟時間久 遠，且受到空氣等腐蝕該設(shè)備在電氣控制部分上問題較多,，有些問 題還很嚴重,。比如：精工系統(tǒng)經(jīng)常不知原因的死機、黑屏,。電柜內(nèi) 的控制器件因老化經(jīng)常出現(xiàn)故障,、機床電纜也老化破損嚴重導(dǎo)致產(chǎn) 生誤動作。由于設(shè)備電氣控制部分故障的原因經(jīng)常導(dǎo)致機床加工中 斷,、或產(chǎn)生不合格產(chǎn)品,。再音時間久遠，系統(tǒng)的備件供應(yīng)困難,，維 修費用不斷增高。設(shè)備經(jīng)常處于停機待維修狀態(tài),。2設(shè)備電氣改造的可行性探討及精工系統(tǒng)的選型鑒于該設(shè)備機械部分的良好狀態(tài),，加工工藝范圍也非常適合工 r生產(chǎn)產(chǎn)品的需求。與其將錢花費在不斷增高的電氣備件維修上,， 不如一次性投人將包括精工系統(tǒng)在內(nèi)的所有電氣部分更換一新,，恢 復(fù)機床原有的全部功能?？紤]到精工系統(tǒng)正常的使用周期一般在十 年左右,，在機械部分正常(呆養(yǎng)和使用的情況下,，改造后設(shè)備在十年 內(nèi)將不會有大的維修費用支出。在不用投人很多費用進行機械翻新 的前提下,，進行或不進行電氣改造的判斷就很容易的被得出了,。使用什么品牌的精工系統(tǒng)及其配套產(chǎn)品來替換原有的產(chǎn)品，我 們進行了較長時間的思考,。原因有很多方面,，首先我們希望使用具 有良好穩(wěn)定性的名牌進口精工系統(tǒng)，因為硬件的可靠性和穩(wěn)定性是 第一位的,。其次在系統(tǒng)的編程及使用上,，要求能與舊的精工系統(tǒng)在 功能上相匹配，如：自動選擇切人,、切出封閉輪廓的軌跡編程,，擁 有在鉆孔方向自動遞減的深孔鉆削循環(huán)，擁有多種組合形狀和加工 順序的陣列孔加工等先進功能,。其次要與其他配套產(chǎn)品的配套可靠 性要好,，性能發(fā)揮充分。如：精工系統(tǒng)同伺服驅(qū)動系統(tǒng)及電機,、數(shù) 控系統(tǒng)同位置測量系統(tǒng),、精工系統(tǒng)與可編程控制器等。最后整體配 套費用也應(yīng)是被考慮的因素,。綜合幾方面的情況,，也有對同樣是德 國制造的信任，我們經(jīng)過不斷對比分析,，最終選擇了德國海德漢公 司生產(chǎn)的TNC 320精工系統(tǒng),，該設(shè)備海德漢LS137SC直線型光柵尺、 內(nèi)裝型PLC可編程控制器及ROD700角度編碼器,。配套日本安川公 司生產(chǎn)的CIMR-F7M系列的主軸驅(qū)動器及電機,、安川生產(chǎn)的SGDM 系列進給軸伺服放大器及電機。3電氣改造工程的硬件設(shè)計舊主軸的驅(qū)動使用的是4KW的雙速控制三相異步電機,，用PLC 控制的繼電器邏輯進行電機的正/反轉(zhuǎn),、平滑啟動、及快慢速控制,。 主軸換擋使用三個可正/反向旋轉(zhuǎn)的直流電機帶動機械撥叉進行齒 輪級的切換,。配合主軸電機的雙速控制，可實現(xiàn)機床加工主軸40到 4000轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的21級固定轉(zhuǎn)速變化,。操作控制時操作音需在控制 系統(tǒng)上對應(yīng)輸人21個命令代碼,，PLC控制進行電機的速度選擇及相 應(yīng)檔位的切換動作。由于舊主軸電機故障頻繁,，維修費用較高,。再音這種輸人21個 命令代碼的操作方式也很繁瑣，不及現(xiàn)在流行的轉(zhuǎn)速直接輸人方式 先進,。改造時我們首先選用了伺服驅(qū)動主軸電機代替了舊的三相異 步電機,，提高了控制特性。其次由于機械結(jié)構(gòu)不易改動的原因，齒輪切換的驅(qū)動方式?jīng)]有改變,，但由以前的21級齒輪變換減少到3級,。 在各級轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)利用驅(qū)動器的變頻調(diào)速功能實現(xiàn)無級調(diào)速，這樣 由以前的21級速度控制升級到范圍內(nèi)的全速度控制,。最后,，為了避 免這種改動造成主軸扭矩的損失，我們在兩個方面采取了相應(yīng)措施： 經(jīng)數(shù)據(jù)測算優(yōu)化3檔的分級范圍,；經(jīng)數(shù)據(jù)測算選用更大功率的主軸 電機,。（呆證了主軸扭矩輸出在工作范圍內(nèi)不低于原有的指標。4電氣改造工程的配線施工：首先進行的是舊精工系統(tǒng)及相關(guān)部分的拆除,、舊伺服系統(tǒng)的拆 除,、電機的拆除、控制元器件的拆除,、電柜配電盤的清理,、機床外 圍電纜電線的拆除等等清理工作。在清理工作的過程中有條件讓我 們進一步分析,、理解原機床的設(shè)計控制思想,，及時修改在設(shè)計階段 產(chǎn)生的技術(shù)錯誤。在這之后,，幵始進行新系統(tǒng)的安裝,、電機的安裝、 位置檢測器件的安裝,、控制元器件的安裝等工作。在中間不斷有需 要根據(jù)現(xiàn)場情況,，臨時做工藝技術(shù)調(diào)整的狀況,。最后，進行新系統(tǒng) 各部分的電氣互連,。由于電氣改造工程的獨特性,，我們的設(shè)計資料 不可能像新機床設(shè)計那樣出具非常全面的電氣互聯(lián)圖，也不可能出 具機床電氣分部份詳細的接線HI,。全部電氣HI紙以能滿足現(xiàn)場施工 配線為目的,。具體走線等電氣工藝問題需要現(xiàn)場施工人員憑經(jīng)驗解 決。5電氣改造工程的軟件調(diào)試這是整個電氣改造工程最為重要的過程,，先前所有的在技術(shù)上 的準備,，都要在這個階段落到實處。機床參被要進行情調(diào),，用以配 合該機床的機械特性,，產(chǎn)生******的加工效平各種原機床可以實現(xiàn) 的功能都要一一調(diào)試出來，PLC程序要進行全面的修改和補充，所 有碰到的技術(shù)問題都無法回避,，必須依次徹底解決,。具體講也可分 為化個階段:(1)將機床調(diào)試成為普通銑床…各進給軸應(yīng)能正常運行，回零,、 限位保護都可實現(xiàn),，進給軸在各種速度下運行都應(yīng)平穩(wěn)。主軸換擋 功能的實現(xiàn),，正/反轉(zhuǎn)平穩(wěn),，主軸動態(tài)響應(yīng)參被要進行優(yōu)化，進給 軸的優(yōu)化,，主軸的松緊刀控制,，液壓系統(tǒng)的起停控制,，導(dǎo)軌潤滑的 定時控制等等,。(2)在第一步的基礎(chǔ)上進一步將機床調(diào)試成為加工中心機床„ 實現(xiàn)主軸的定向功能，實現(xiàn)刀庫旋轉(zhuǎn)的回零功能,、手動旋轉(zhuǎn)功能,、 自動尋刀旋轉(zhuǎn)功能、換刀機械手地初始化,、換刀機械手的手動分解 動作,、自動換刀動作的聯(lián)動、與刀庫的換刀點調(diào)整,、等等,。(3)將機床調(diào)整為全閉環(huán)控制。調(diào)整機床參被消除運行震動,。 調(diào)試機床附件,、全閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺。調(diào)試機床加工冷卻系統(tǒng),。調(diào)試 機床門開關(guān)與保護功能,。6改造完成的驗收和結(jié)果該機床經(jīng)過電氣改造后，經(jīng)過多次試驗順利完成了工廠內(nèi)部的 全部驗收工作,，機床全部控制功能都已可靠地實現(xiàn),。試驗結(jié)果用事 實證明了最終電氣改造工作驗收合格。現(xiàn)在該機床正在加工車間為 工廠的產(chǎn)品生產(chǎn)可靠的服務(wù)著,。