VerticalTurningCenterNC數(shù)立車中數(shù)化造SINUMERIKonuseofthanofSKIQ16CNCBTurningCenterofNC,NCMachineToolpowerfulfeaturesgreatlybroadenedofmachiningparts,betterprocessingofpartsqualityofThisarticlesecondSINUMERIKapplicationessayactivitiesofprize.用新型SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)對使用10多年的SKIQ16B數(shù)控立式車削中心進行數(shù)控化改造床強大的數(shù)控功能極大地拓寬了機床加工零件的范圍，更好地保證了零件加工的一致性和產(chǎn)品質(zhì)量。本文獲第二屆SINUMERIK數(shù)控應(yīng)用與改造有獎?wù)魑幕顒佣泉?。KIQ16BVerticalintheHULINin1990smanufacture,6Tsystem.themachinehadbeeninuseformoreyears,andtheNCsystemupgrading,BASK6T-FANUCsystembeensystemofspareparts.ACNCmachinetoolstotransformthesystemisimperativethatthemachinecanrestoreplaytopotentialofmachineKIQ16CNCB數(shù)控立式車削中心是捷克HULIN公司于上世紀(jì)90年代制造，采用6T控系統(tǒng)。由于該機床已經(jīng)使用10余年，加之?dāng)?shù)控系統(tǒng)更新?lián)Q代，F(xiàn)ANUC-BASK6T數(shù)控系統(tǒng)早已停產(chǎn)，系統(tǒng)板件老化，備件昂貴。采用新型數(shù)控系統(tǒng)對該機床進行改造勢在必行這樣可使該機床重新煥發(fā)活力更好地發(fā)揮機床的潛力。Transformationprogramme改造方案的制定Theoriginalfull-featured(table)andthemillingcampaign,X,Z-axiscoordinatesof15knivesinlibrarysuchthecoolinglubrication,PlingDCspeedXandZ-axisalsocoordinatesbyDCservoTheknifeusedthree-phaseasynchronousACmotorfromfivebinary1

campositioning.Themechanicalpartofmachineallmechanicalpropertiesofstability,fairnormalhydraulicsystem,theofremain該機床原有功能齊全，包括主軸(工作臺和銑磨軸的旋轉(zhuǎn)運動、X、Z軸坐標(biāo)運動、15個刀位的刀庫系統(tǒng)，還有諸如冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)等機床功能。主軸和銑磨軸采用直流電動機及直流調(diào)速器X軸坐標(biāo)也采用直流伺服電機及直流伺服調(diào)速器刀庫采用普通三相異步交流電動機由5位二進制凸輪定位。該機床的機械部分各方面機械性能良好穩(wěn)定、精度尚可、液壓系統(tǒng)工作正常，因此上述部分基本保持不變。andtheofelectricalpart,bySIEMENSSINUMERIKXZaxesknivescoordinatesthedrivesystemusesSIIMODRIVE611UEdrivesystemamotor,encoderpulseasalocationdetectiondevices,digitalsystemtocontrol.AndmillingspindleaxisdrivebytheBritish590+EurothermDCspeedcontroldevice.ofotherlines,ofelectricalcontroldevicestoensurethatallkindsofmachinecontrolofofcontrolguaranteealong-termreliablework.數(shù)控改造更換數(shù)控系統(tǒng)和電氣控制部分，采用SINUMERIK802D控系統(tǒng)。X、Z軸和刀庫坐標(biāo)伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用變頻驅(qū)動系統(tǒng)和1FK7伺服電機，選用脈沖編碼器作為位置檢測元件，達(dá)到數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)閉環(huán)控制。主軸和銑磨軸驅(qū)動系統(tǒng)采用英國Eurotherm公司的系列直流電動機調(diào)速裝置改造機床其他電氣控制線路更換電氣控制元件保證機床各種控制功能和操作的實現(xiàn)，保證機床電氣控制部分長期可靠工作。fromMCPmachinecontrolalsore-designedmachineoperatorpanelwithallofmachinefunctionbuttonslights.除增加MCP機床控制面板外還要重新設(shè)計機床操作面板具有各種機床功能按鈕和指示燈。thesystem數(shù)控系統(tǒng)和坐標(biāo)伺服驅(qū)動系統(tǒng)SIEMENSSINUMERIKsystemisallCNC,PLC,HMI2

communicationsisbasedontheNCofPROFIBUSusedtodriveandIOinstalledaoftheoperationSINUMERIK802DCNCcontrolsystemX,ZaxesandtointoaspindleaxismachineusedtwoI/OmodulesmachineoperatorMCP.TOOLBOX802DuseinPROGRAMMINGTOOL802librarySBR32PLC-INIinitialization,EMG-STOPexigencystopprocessing,MCP-802DmachinecontrolI/Ostatus,NCK-SBR38MCPpanelsenttopanelHMINCKinterface,SBR39HANDWHLfrompanelHMIinmachinecoordinatesworkpiecesystemselectionhandwheel,SBR40Feedspindlecontrol.ThethestandarddifferentfromtheofthedigitaloftheofdigitalInthepanelandspindlecancontrolsubroutinewilldoneincertainVerticalTurningCenterhorizontallathe,adirection,italsotoamendedSIEMENSSINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)是將所有CNC、PLC、HMI通訊任務(wù)集成是基于PROFIBUS總線的數(shù)控系統(tǒng)免維護硬件集成PROFIBUS接口用于驅(qū)動和I/O模塊并具有速裝結(jié)構(gòu)的操作面板。SINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)控制X、Z軸和刀庫三個數(shù)字進給軸和一個主軸機床采用二塊模塊PP72/48和機床操作面板MCP。利用TOOLBOX802D中PROGRAMMINGTOOLPLC802軟件編寫PLC控制程序，調(diào)用子程序庫中的PLC-INIPLC初始化、SBR33EMG-STOP急停處理、SBR34MCP-802D傳送機床控制面板對應(yīng)I/O狀態(tài)、SBR38MCP-NCK機床控制面板MCP信號、操作面板HMI信號送至接口、SBR39HANDWHL由操作面板HMI在機床坐標(biāo)系或工件坐標(biāo)系選擇手輪、SBR40AXIS-CTL進給軸和主軸使能控制由于子程序是標(biāo)準(zhǔn)的車床控制程序這樣與該機床實際情況不同刀庫采用數(shù)字軸控制增加了數(shù)字軸的數(shù)量在機床控制面板和進給軸和主軸使能控制等子程序中都要做一定的修改立式車削中心有別于一般的臥式車床所以坐標(biāo)方向也有所不同，還需要子程序做相應(yīng)的修改。3

SIIMODRIVE611UEvariabledrivesystemafunctionthedrivesystemcanwithSINUMERIK802Dancombination.SIIMODRIVEsysteminmachinetomeetresponsespeedrotationcharacteristicsoftherequirementtousecanbeoptimizedbestdriveSimoComUuseoffrontofdriverforUcansetmodulesmatchingthebasicparametersofactualundermechanicaltheSIIMODRIVEspeedforautomaticofthecanmonitortheofdrivers,includingtorque.SIIMODRIVE611UE與SINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成理想的組合。611UE變頻驅(qū)動系統(tǒng)滿足機床在動態(tài)響應(yīng)速度調(diào)整范圍和旋轉(zhuǎn)精度特征等方面的要求采用模塊化設(shè)計可獨立優(yōu)化至最佳狀態(tài)。驅(qū)動調(diào)試可在機上利用SimoComU行或利用驅(qū)動模塊前端的顯示器和鍵盤進行利用SimoComU設(shè)定驅(qū)動器與電動機和功率模塊匹配的基本參數(shù)；可根據(jù)伺服電機實際拖動的機械部件，對SIIMODRIVE611UE速度控制器的參數(shù)進行自動優(yōu)化可監(jiān)控驅(qū)動器的運行狀態(tài)包括電動機實際電流和實際扭矩。axismillingsystem主軸和銑磨軸驅(qū)動系統(tǒng)AndmillingspindleaxisdrivesystemtheBritishcompany's590+Seriesmotorspeed590seriesofmotorspeeddeviceinstalledinstandardcomponentsACcontroldevicesusingstandardDCoutputfortheexciting,toDCpermanentmagnet主軸和銑磨軸驅(qū)動系統(tǒng)采用英國Eurotherm公司的590+系列直流電動機調(diào)速裝置系列直流電動機調(diào)速裝置是作為與配套控制設(shè)備安裝在標(biāo)準(zhǔn)箱內(nèi)的部件而設(shè)計的。控制裝置使用AC380V的三相標(biāo)準(zhǔn)電壓，提供直流輸出電壓和電流，用于電樞和勵磁，適用于直流他激電動機和永磁電動機控制。4

590+ofDCspeedusedto32-bithasadvancedfeatures:standardmodulescancontrolcircuitintegrationtheserialdevicesorcommunicationssystems,advancedtoaprocesssystem.Axismillingspindlenotreplaced,volumeThespindlemotornon-spindlebetweenDirectConnect,spindleSIEMENSinstalledon5000lineTTLpulseSIIMODRIVEbuswillbiaxial12Amodulewiththespindle,setatheSINUMERIKCNCparametersettings,useofSimoComUdriverSIIMODRIVEbusoutput,outputforoutputspindlespeeddigitalOutputcanbeusedtospindlecontrol,WSGusedtoconnectspindlespeedencoderfeedback,completecontr-olofconfiguration.590+系列直流電動機調(diào)速裝置是采用位微處理器實現(xiàn)，具有許多先進的性能復(fù)雜的控制算法標(biāo)準(zhǔn)軟件模塊與可組態(tài)的軟件控制電路相結(jié)合通過串行線路，可與其他傳動裝置或數(shù)控系統(tǒng)通訊，能構(gòu)成先進的過程系.主軸和銑磨軸電動機沒有更換，采用原來的模擬量控制。主軸電動機與主軸之間非1：1直連軸上安裝SIEMENS5000線的TTL脈沖增量編碼器611UE的總線地址為12的雙軸模塊A進給通道攜帶主軸，設(shè)定一個疊加軸。通過對SINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，使用SimoComU驅(qū)動調(diào)試工具軟件調(diào)整SIIMODRIVE611UE參數(shù)并配置總線模擬量輸出，模擬量輸出接口用于輸出主軸速度給定（±10V字量輸出用于模擬主軸使能控制WSG接口用于連接主軸編碼器作為速度反饋，完成主軸控制配置。knifeLibrary刀庫系統(tǒng)knifebecausetheoriginalusedformotors,mechanicalratio1:360.structureofspecialintheverticalZ-axisram,itstheB-axisrotationofsame.AfterSIIMODRIVEanddrivesystemFK7motor,atothepulse5

positionservosystemtocontrol.Theoftheoriginalfivebinarymechanism.theknifeafterthefullgravitythediskcannotbalancegravity.Althoughcanknifeprecisethereasonsforofisstillusedaftermovementpinmethods.由于刀庫系統(tǒng)原來采用普通電動機，機械傳動比1：360。刀庫機械結(jié)構(gòu)特殊，圓盤刀庫豎直位于Z軸滑枕后，其旋轉(zhuǎn)方向與軸方向相同。改造后采用SIIMODRIVE611UE變頻驅(qū)動系統(tǒng)和1FK7伺服電動機，將刀庫改為數(shù)控坐標(biāo)軸，增加脈沖編碼器作為位置檢測元件達(dá)到數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)閉環(huán)控制拆除原有的5位二進制凸輪定位機構(gòu)由于刀庫裝滿刀具后的重力作用刀庫圓盤無法達(dá)到重力平衡雖然刀庫運動可以精確定位但是上述原因?qū)е缕鋵嶋H定位出現(xiàn)偏差，所以仍然采用坐標(biāo)運動定位后定位銷插入的準(zhǔn)確定位方法。Thespecialmachinetoolprocess,withverticallathegeneral.ATCcompletedfollowingprocess:whenwithXZ-axismovementaplace,Zaxis,noknife,amachinetoolstate.PLCcontrolmanipulatorouttopromotelathetoZmachinetoolthecompletionofprocessfinishedwithknives.Shirkingknife,Xplace,Zaamachinetoolmechanicalhandoutstretched,thistooltorelax,drivenbackmachineknifeprocesscomplete.該機床換刀過程特殊，不同與一般的立式車床。PLC控制程序完成以下?lián)Q刀過程：裝刀時X、軸運動安全位置軸無刀，機床處于刀具放松狀態(tài)PLC制機械手伸出，推動立車刀架到Z軸完成后刀具夾緊，即裝刀過程完畢。卸刀時X、Z軸動全位置，Z軸有刀，機床處于刀具夾緊狀態(tài)控機械手伸出，此時刀具放松，機械手縮回帶動立車刀架回到刀盤上后，刀具夾緊，即卸刀過程完畢。SINUMERIK802DfortheuseofMuserTcodecanusedformachineexchange.ByMcode,ofthecalledfixedexchangetool.Proceduresforpreparationofuserscycledetermine6

knife(B-axis)rotationangle,useofofMATClogic.PLCsystemwillprohibit"sothatcycleoffixedATCwillbeMcodewithacustomimplementationofsuchM12dumpingknives,withknives.ATCwillresetthatfixedcontinue.IncycleshownthepreparationofonscreentoATCbySINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)支持利用M代碼或T碼調(diào)用用戶循環(huán)，可用于機床刀具交換通過設(shè)置參數(shù)激活M代碼利用程序段中的M06調(diào)用固定循環(huán)程序執(zhí)行刀具交換。編寫用戶循環(huán)程序，通過算法確定每個刀位刀庫軸B軸）的旋轉(zhuǎn)角度，利用自定M代碼啟動PLC換刀邏輯PLC將數(shù)控系統(tǒng)“讀入禁止”信號置位使該固定循環(huán)停止換刀機械動作用自定義代碼分解執(zhí)行如：M12卸刀、M13刀等。換刀完成后，PLC將“讀入禁止”信號復(fù)位，使該固定循環(huán)繼續(xù)執(zhí)行固定循環(huán)中編寫信息顯示在數(shù)控系統(tǒng)屏幕上提示操作者換刀所進行的步驟Machinedebugging機床調(diào)試systemconnectingthecompletionoftheinstallation,startSincetheisverticalunlikelibraryinlatheitaddressthespecificconditionsofmachinetosubroutine.數(shù)控系統(tǒng)的各個部件安裝連接完成后開始調(diào)試控制程序由于該設(shè)備是立式車床不同于PLC子程序庫中的車床應(yīng)用程序所以必須針對該機床的具體情況修改PLC子程序。theknifeB-axis,andstandardproceduresXZandneedincreaseintheplusminusaddingmovetheneedforSBR40suchasitisverticallathe,X,Z-axistheplusminusdifferentalsoberevised.AccordingtoMCPmachinetouser-definedlaunch,relaxbeams,lightbeamsMCPmachinePLC7

achieve.FullytestedbytheofthelibraryofsubroutinesthatwithofcontrolAlarmeditPLCmachineparametersprovidedsettingofalarm.MachinebasicparametersPROFIBUSbusconfiguration,module,theaxisenableratioparameters.將刀庫設(shè)為B軸，而原標(biāo)準(zhǔn)程序只有X、Z軸，需要增加B軸和在上添加B軸正負(fù)方向點動鍵，需要SBR34、SBR38等子程序。由于是立式車床，X、Z軸正負(fù)方向點動鍵與MCP準(zhǔn)設(shè)置不同也需要修改。根據(jù)機床需要設(shè)計MCP上用戶自定義鍵如壓啟動液壓停止橫梁放松橫梁鎖緊及指示燈，設(shè)計MCP和機床操作面板的PLC控制程序并且調(diào)試功能實現(xiàn)面測試所使用的子程序庫的子程序，確保子程序的功能在與PLC控制程序聯(lián)結(jié)在一起時正確無誤編輯設(shè)計PLC用戶報警通過設(shè)定機床參數(shù)規(guī)定每個報警的屬性設(shè)定機床基本參數(shù)包括：PROFIBUS總線配置、伺服驅(qū)動器模塊定位、主軸和坐標(biāo)軸位置控制使能以及傳動系統(tǒng)參數(shù)配比。InmachineundergoneaseriesofMachineToolshascanbeinButtomakewholesystemintobutalsoaparameter在對機床進行了一系列調(diào)整后數(shù)控機床已基本可以正常運行但要使整個系統(tǒng)進入最佳運行狀態(tài)，還應(yīng)進行系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化等工作。ofsystemasawhole,alsocoordinatesuchasoptimalspeed,gain,theaccelerationofparameters,inordertoenableaccesstobestoftheInthenormaloperationofmachinemachineshouldalsotheverticalreversetransmissionadjustments,mechanicalsystemOftheadjustments,shouldparameterstomachineintheWhenthepartofaftertheofmachinethroughmechanicalmeasurement,machineneededforforprecisioncompensation.clearance8

forfeedbackencodermountedleaddrive-head,slowdowninpartoftheitselfleadscrewgapexists,theofinputparameters,oflong-termuseofwear,locationofwillhaveavalueerror,toaccuracy,theparameters當(dāng)整個系統(tǒng)運行正常后，還應(yīng)對相應(yīng)的坐標(biāo)軸等參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，如：速度、增益加速度及各項監(jiān)控參數(shù)等以使系統(tǒng)進入最佳工作狀態(tài)在機床正常運行后，還應(yīng)對機床機械部分，如各軸垂直度、反向間隙、傳動系統(tǒng)精度等進行測量調(diào)整，使機械系統(tǒng)達(dá)到最佳。當(dāng)然，機械調(diào)整后，還應(yīng)對系統(tǒng)參數(shù)進行微調(diào)，以使機床運行在最佳狀態(tài)。當(dāng)各部分的調(diào)整結(jié)束后，通過對機床機械精度的測量，還需對數(shù)控機床的位控系統(tǒng)進行精度補償向間隙補償由于位置反饋編碼器裝在傳動絲杠的端頭雖然消除了減速箱等機械傳動部分的反向間隙但絲杠本身的反向間隙仍然存在可將該值輸入系統(tǒng)相應(yīng)參數(shù)每次反向運行時系統(tǒng)自動補償。由于絲杠長期使用中的磨損，絲杠各位置的螺距與標(biāo)稱值會有一定誤差，為提高定位精度，通過系統(tǒng)參數(shù)進行補償。needsofwiththeprocessoftransformingmachinetools,fromSINUMERIK802DCNCsystemfortheanalysis,designimplementation.Atagainstmachineelectrical,aspectsofthesysteminstallation,workhasbeensampleswerefullythedesiredresults.MachinehasbeentransformedintonormaltheprogressiveofofmachiningFromtheofmachinethemodifiedmachinewithmachine,greatlyenhancingthefunctionality,ahighdegreeofNCpowerfulfeaturesgreatlyofmachiningparts.Betterguaranteetheoftheprocessing,andAtahighdegreeofhasgreatlyreducedtheoperationsinofqualityworkersalsoputforwardhigher根據(jù)用戶生產(chǎn)的需求，結(jié)合機床改造過程，對由802D數(shù)控系統(tǒng)進行了分析、設(shè)計及實施。目前，針對該機床的機械、電氣、系統(tǒng)各個方面的改9

造、安裝、調(diào)試工作已經(jīng)完成，樣件加工完全達(dá)到預(yù)期效果。改造后機床已投入正常使用，陸續(xù)完成了多項零件加工任務(wù)。從整個機床的使用、運行狀態(tài)來看，改造后機床與原機床相比，功能的極大增強、自動化程度很高。強大的數(shù)控功能極大地拓寬了機床加工零件的范圍好地保證了零件加工的一致性和產(chǎn)品質(zhì)量同時高度的自動化也大大降低了操作工人的勞動強度但對操作工人的綜合素質(zhì)又提出了更高的要求。Frommachineoperable,compactoflayoutforuseofoperators.AtsametimebyasmallhandheldinordertoinstateoftheoperationofappropriateofoftheoperatingsystemusingTFTLCD,thewindowmenu-operation,toreduceoperationbuttons,simpleand從機床的可操作性來看