进口卧式加工中心数控系统改造技巧核心发表

　　摘要：我国数控系统虽取得了较大发展，但是我国高档数控机床配套的数控系统90%以上的都是国外产品，特别是对于国防工业急需的高档数控机床，高档数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。文章发表在《当代体育科技》上，是核心毕业论文发表范文，供同行参考。

　　关键词：进口数控系统,卧式加工中心,系统改造

　　数字控制系统简称，英文名为Numerical Control System，早期是与计算机并行发展演化的，用于控制自动化加工设备的，由电子管和继电器等硬件构成具有计算能力的专用控制器的称为硬件数控(Hard NC)。20世纪70年代以后，分离的硬件电子元件逐步由集成度更高的计算机处理器代替，称为计算机数控系统。

　　CINCINNATIl0HC是我校机械工程学院实验室80年代末进口的卧式加工中心，原配该公司ACRAMATIC900MC数控系统，直流伺服驱动;其加工范围X轴1000mm、Y轴1000mm、Z轴800mm，并带有￠800mm分度工作台，转盘型刀库的容量为3把刀，属大中型加工中心。由于进口时间较早，电气控制单元集成度低，近几年系统经常出现故障，最终由于缺乏备件，导致机床不能使用。

　　首先对机床进行了全面测试，发现机床的伺服系统、液压系统尚可使用，机械部件仍然保持较高的精度，但计算机控制系统及部分接口单元已经损坏。

　　在考虑价格和恢复原有机床的各种控制功能的前提下，决定选配西门子810M系统实现四轴控制三轴联动，保留原有的机械、液压系统和伺服驱动装置，采用增量式编码器代替原有的直线感应同步器作为位置反馈元件，采用西门子内装PLC控制机床的I/O点，提高接口的可靠性。

　　原机床采用感应同步器作为位置反馈元件进行闭环反馈，而西门子810M系统基本配置只能处理编码器的反馈信号，需增加转换模块才能处理感应同步器的输出信号。考虑到转换模块价格较高，而原机床的精度不太高(定位精度为0.02mm)，数控系统补偿单元有1000个之多，因此确定，增加脉冲编码器与伺服电动机轴端直接相联，实现位置的半闭环反馈控制。

　　这样也可使整个系统调整容易，运行更加稳定。这里选用双轴端编码器实现与电动机轴和测速发电机相联接，分别构成速度及位置反馈。并且，利用数控系统提供的众多的补偿单元，进行正、反向丝杠螺距补偿和间隙补偿，达到原有的机床精度。

　　采用西门子内装PLC完成对机床限位开关、液压系统、冷却系统、主轴换刀、刀库管理、主轴和进给倍率以及操作面板等控制操作。

　　原系统的PLC工作电压为交流110V，而西门子PLC工作电压为直流24V，所以需要配置直流继电器模块，在交直流隔离的情况下，实现西门子PLC与机床原输人、输出点的连接。

　　主轴部分：机床主轴驱动只是一个速度单元，开环控制;主轴的准停由机械装置和PLC控制。控制过程为：取消主轴使能、挂空挡、主轴减速至20r/min以下、插定位销使主轴定位、发出完成信号。

　　主轴挂挡过程为：收到挂挡信号、取消使能、延时确认主轴停，齿轮摇摆挂挡、发出完成信号。

　　刀库管理：主要完成刀库四零、手动、自动操作、刀座号自动记忆、及其按最短路径决定刀具的运动方向及旋转的步数。

　　自动换刀：当系统发出换刀指令时，Z轴退到换刀位置，同时主轴启动定位程序，刀库启动选刀程序，通过机械手自动换刀，Z轴重回加工位置并启动主轴。

　　DNC接口程序：数控系统的内存较小，对复杂曲面的数控加工程序只能采用边加工边传程序的方法。这种通讯方法利用循环缓冲寄存器，由PLC编程实现。

　　机床报警文本的建立：对机床的电压、电流、液压回路的压力、液压油面高度、润滑状态等传感器进行检测，建立异常情况的报警文本，并在监视器显示，为操作者提供检修依据。

　　改造后的机床经激光干涉仪测试补偿后，机床的定位精度、重复定位精度达到原有机床的精度;试切标准试件经三坐标测量机测量，其直线度、圆度、孔的定位精度均达到原机床试件的加工精度。表明改造方案经济可行，价值200万元的设备又重新投入使用。目前该机床在本科生教学和实验室生产中发挥重要作用。

　　毕业论文发表国家级期刊：《当代体育科技》于2011年创刊，是由新闻出版总署批准，黑龙江省体育局主管，当代体育杂志社主办的专业类体育学术期刊。国内统一刊号：CN23-1579/G8;国际标准刊号：ISSN1002-6177，邮发代号：14-131。国际大16开本印刷。

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