【word】 DORRIES数控立车的升级改造

【word】 DORRIES数控立车的升级改造 DORRIES数控立车的升级改造 第2期 2011年2月 组合机床与自动化加工技术 ModularMachineXool&AutomaticManufacturingTechnique NO.2 Feb.2011 文章编号:1001—2265(2011)02—0093—03 DORRIES数控立车的升级改造 谢忠敏,陈平信 (1.中国南车戚墅堰机车有限公司设备公司,江苏常州213011;2.西门子工厂自动化工程有限公 司,北京100016) 摘要:DORRIES立车已使用二十余年,原数控系统为西门子8系统,为西门子70年代产品.因故障 较多,影响生产,文章将介绍用西门子数控系统840D对DORRIES立车进行升级改造的.改造 后,,轴为交流伺服,海德汉光栅尺;保留主轴75kW直流伺服电机,由直流驱动器6RA70驱动:配 雷尼绍TS27对刀仪,实现刀具的自动测量和刀具参数自动补偿;刀 库自动换刀. 关键词:立车;数控系统840D;升级;改造 中图分类号:TH16;TG65文献标识码:A TheUpgradingReconstructiOnsofDORRIESCNCVerticalLathe XIEZhong—rain,CHENPing—xin (1.CSRQishuyanLocomotiveCo.,LTDEquipmentCompany,Changzhoujiangsu,213011,China;2.Si— emensFactoryAutomationEngineeringCo.,LTD,Beijing100016,China) Abstract:DORRIESverticallathehasmadeuseofmorethan20years,theoriginalSiemensCNCsystem isSiemens8systemwhichisSiemens’1970sproduct.Becauseofmanybreakdowns,whichwereserious- lyaffectproductions.Thispaper,whichintroducesthemethodthatupgradesandreconstructsve~ical lathewithSiemens840DCNCsystem.Afterthereconstruction,theXandZaxisareACservo,Heiden— hainsealedlinearencoders,reservethe75kWspindieDCservomotor,drivenbyaDCdrives6RA70; withRenishawTS27R—toolsettingprobesystem,realizingtheautomaticmeasuringofcuttingtoolsand theautomaticcompensationtoolparameters.ATCinToolMagazine. Keywords:verticallathe;840DCNCsystem;upgrade;reconstructions O概述 DORRIES立车80年代从西德进口,专用于机车 柴油机缸套的加工,已使用二十余年,该机床加工负 荷较重,为机车柴油机生产的关键设备.该机床使 用的数控系统为西门子8系统,为直流伺服系统. ,z轴全闭环,有海德汉光栅尺.使用了雷尼绍测 量系统,对刀具进行测量,测量参数自动补偿.该机 床配有刀库,可装刀座l2个,识别刀座100个,每个 刀座可装刀3把,正常加工时必须进行自动换刀. 1改造原因 (1)机床的伺服系统由分立元件组成,经多年使 用,参数性能常发生飘移,导致机床工作不稳定. (2)整个机床常需维修,调整和项修;维修时间 长,难度大,给正常生产带来很大压力. (3)该机床使用的数控系统已停产,备件获得比 较困难;且价格较贵,采购周期较长. 2可行性 该机床已使用了较长时问,机械和液压系统基 本正常,我们认为进行改造非常有价值;但需要按照 机床实际情况对机械和液压系统进行整修,并对电 气控制部分彻底改造升级. 3改造 (1)机械部分以整修为主,方案如下: ?立车工作台的修理 通过更换轴向和径向轴承,施加准确预紧力,恢 复工作台的端面和径向跳动的精度. ?横梁,滑枕及横梁滑座的修复 横梁导轨面和滑枕导轨面磨削修复,然后以其 收稿日期:2010—08—30 作者简介:谢忠敏(1968一),男,江苏常州人,中国南车戚墅堰机车有限 公司设备公司高级工程师,从事机床的数控改造和数控非标设备的 电气设计,(E—mail)xiel968007@sina.corn. ? 94?组合机床与自动化加工技术第2期 为基准,刮削横梁滑座的各配合 导轨面,修配各压板,镶条,并保 证适当间隙. ?,z驱动单元的修复 a.调整双螺母问的垫片厚 度,消除滚珠丝杠与螺母的问隙. b.更换滚珠丝杠两端的径 向,轴向轴承,并施加准确的预 紧力,消除轴承游隙. C.将,z轴波纹管联轴器 更换为德国产R+w型. ?滑枕夹刀油缸蝶形弹簧 和密封圈更换. (2)电气部分彻底改造升级 方案,方案如下: ?采用西门子先进的840D数 控系统配合611D全数字化驱动, PROFIBUS(1):DP(1)U1R mastersysterm1 (3)UR2 1—3IM3616ES736l一3CAO1—D从O 2IM153一l6ES7l53—1从O一1XBO4DI16XDC24V6ES732l—lBH02--OAAO 35DI16xDC24v6ES7321—1BH02-0AA0 4DI16×DC24V6Es7321—1BH02—0AA06DI16XDC4V6ES732l—lBHO2A 5DI16×DC6ES7321—1BHO2一OAA07DI16XDC2.4v6Es7321—1BH02-o?O 6DO16×DC9-4V.5A6ES7322—1BH01-0AA08DI16×DC24v6Es7321 —1BHO2-OAAO 7D016XDC24V,0.5A6ES7322—1BHOI一0从 O9DI16XDC24V6ES732l—lBHO2—)^O l0DI16×DCAO 6DO16×DC24V/0.5A6ES7322-_1B啪1-0AAO 7D0l6XDC24V,i0.5A6ES7322一lBHO1-OAA0 8D016×DC24V/O.5A6ES7322—1BH01D从0 9DO16XDC24V[0.5A6Es7322一lBf101.o从0 更换光栅尺全闭环系统,更换雷尼绍刀具测量系统. ?根据原机床功能,重新设计机床电气系统, PLC程序重新设计. 4配置描述 (1)主轴电机为直流伺服电机,数控单元NCU 通过模拟量驱动模块ANA控制直流凋速器6RA70, 直流调速器6RA70再去驱动直流伺服电机. (2)X和z轴为交流伺服,配置有海德汉光栅尺 LB382. (3)雷尼绍刀具测量系统TS27R用于刀具的测 量,刀补参数自动输人. 电气拓朴图如图l所示. 图1电气拓朴图 电气控制系统使用了$7PLC317—2DP,利用了该 模块的优势,把部分输入和输出模块安装在按钮站 中,采用分布式结构,使用了PROFIBUS连接电缆, 该方式使硬件结构更简明可靠. S7—300PLC硬件组态图如2所示. 5整机调试 (1)对NCU中相关参数的设定. 图2S7-3OO硬件组态图 (2)对直流调速器6RA70进行相关参数设定. 对直流调速器进行参数设定以后,还需对其进 行自动优化,包含了速度调节器的优化运行,励磁减 弱的优化运行,摩擦和转动惯量补偿的优化运行. (3)编写用户程序及功能,完成刀具选择,刀库 控制,刀具自动测量等控制功能. 在用户程序OB1中,调用的用户功能程序主要 有:进给轴控制FC83,主轴卡盘控制FC61,刀具选择 FC62,刀库控制FC63,雷尼绍刀具测量控制FC66,机 床照明FC70,冷却控制FC59,液压控制FC60,润滑 控制FC58,用户报警FC100,排屑控制FC67. (4)编写用户循环. 要完成刀具的自动换刀,使用雷尼绍对刀仪对 刀具自动测量及刀补参数的自动补偿,还需要在PLC 控制程序的基础上编制用户循环. ?换刀用户循环MGZ的编制,换刀程序结构框 图如图3所示. 向滑枕中装刀程序如下 - 一…一一一一一一一一一一一一 :FetchToo1 :一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 Nl20一 fetch: N130SUPA N140DO N150if$A一1N[9]==TRUEgotof,doorO N160ST0PRE N170M33;Mazdooropen Nl8OST0PRE N190G153GO1G90X5Z一37F5000 N200RPEAT N210UNTIL$A—IN[9]==TRUE;Mgzdooropened N220一 doorO: N230Gl53G0lG90X5Z,37F5000 2011年2月谢忠敏,等:DORRIES数控立车的升级改造?95? 图3换刀程序结构框图 N240M32;gripperjawopen N250ST0PRE N2601F$A—IN[18]==TRUEGOTOF—LM N270M27 N280STOPRE N290一 LM: N300T=$C— T N31OST0PRE N320REPEAT N330UNTII$A— IN[12]=:TRUE;toolsearchover N340IF$A—IN[20]==TRUEgotof—Notool N350IF$A—IN[13]==0GOTOF—NOSF N360REPEAT N370UNTIL$A—IN[13]==TRUE;Xaxistoolchange positionok N380ST0PRE N390M28;gripperforward N400ST0PRE N410M26;clamptool N420REPEAT N430UNTIL$A— IN[17]==TRUE;Toolclamped N440G4F1 N450STOPRE N460M32;gripperopen N470ST0PRE N480M29;gripperbackward N490STOPRE N500REPEAT N510UNTI1$A—IN[14]==TRUE;gripperbackposi— tionok N520G153G01G9OX—l00F5000 N53OSTOPRE N540M34;closeMgzdoor N550ST0PRE N560M86 N570gotof— end 雷尼绍TS27R对刀仪用户循环如下: %N1,06SPF ;$PATH=/一 N— CUS— D1R N10CUR— T=$P— ToolNo N20CUR—D=$P— Tool N30CUR— E=$TC— DP2[CUR—T,CUR—D] N40M9 N50DIAM0F N60G94 N70L000 N80msg(“请确认滑枕是否停在安全位置,如果在安全 位置再次按循环启动键”) N90STOPRE N1O0M24 N110ST0PRE N12OD=CURD Nl40DIAM0F N15OCHT— POS2 N160STOPRE N17ODIAM0F N180D=CUR, D N190TOOLSETTING N200LO00 N210msg(“请确认测头是否安全返回,如果返回请再次 按下循环启动键”) N220STOPRE N230M25 N240STOPRE N250DIAM0N N260D=CUlt, D N270G95 N280M17 %NL08SPF ;$PATH=/一N—CUS—DIR DIAM0F N10CUR— T=$P— ToolNo N20CUR—D=$P— Tool N30CUR— E=$TC— DP2[CUR—T,CUR—D] N40L920;ClearRparameters N50R06:1.ORl】=CUR, E;Inputdata N60L925;Calibrationoftwoadjacent N70D=CURD N70M30;Endprogram %NL09SPF ;$PATH=/一N—CUS,DIR DIAMOF NlOINITP0S N20M17(下转第99页) 2011年2月张勇斌,等:微细电火花加工关键技术及工艺研究?99? 降温,冷却,融合,叠加,沉积;随着放电脉冲的持续, 这个沉积过程不断重复,同时再控制运动轴按一定 的轨迹缓慢移动,就可将工具电极部分转移到 零件表面,即在零件表面形成沉积体.通过不断的 调整参数和实验,最终确定了较好的放电参数,实现 了微细电火花放电沉积加工,如图8所示. 图8微细电火花放电沉积体SEn照片 3结束语 文中基于中物院机械制造工艺研究所自主研发 的微细电火花精密加工系统p~EDM一50,介绍了相关 的纳秒级脉宽的微能脉冲电源以及在_r艺实验过程 中通过借鉴和探索形成的微细电火花特殊加工工 艺,并给出了几种典型的微小特征精密加工实验结 果.该系统已作为中物院加工特征尺寸范围介于数 十微米到数毫米内的重要的工艺手段. 『参考文献] [1]何广敏,赵万生,郭永丰.纳秒级脉冲电源的研制[J]. 电加工,1999(4):11—13. 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