機床商務(wù)網(wǎng)技術(shù)文章
臥式加工中心的改造方案
閱讀：173 發(fā)布時間：2020-8-12一． 概述
由于電氣系統(tǒng)老化，控制系統(tǒng)陳舊落后，缺乏相關(guān)系統(tǒng)資料，電氣系統(tǒng)故障頻繁，維修困難，現(xiàn)已不能滿足生產(chǎn)加工需要。
二． 技術(shù)方案
鑒于上述情況，我們建議對該加工中心電氣系統(tǒng)進行全面改造，拆除原加工中心所有電氣控制部分，按照加工中心設(shè)計的功能，采用新的控制系統(tǒng)，重新設(shè)計電氣控制部分，實現(xiàn)原加工中心的所有功能，提高控制的穩(wěn)定性及安全性，降低加工中心故障率，方便操作，使改造后整機在電氣上達到原加工中心的各項性能指標(biāo)。具體方案及主要電氣元件的選擇如下：
㈠ 主要改造內(nèi)容：
● 采用華中數(shù)控HNC-22MD銑削數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)字量控制接口，具有10.4英寸彩色LCD顯示器，顯示分辨率為680×480；
● 擴充系統(tǒng)電子盤容量至1GB，以滿足大容量模具零件程序的存儲和加工；
● 配置標(biāo)準加工中心工程面板，不占用PLC的輸入輸出接口；
● 內(nèi)置40路光電隔離輸入接口和32路功率放大光電隔離開關(guān)量輸出接口，擴展20路輸入/16路輸出接口；
● 主軸裝置采用西門子6RA70 SIMOREG DC MASTER,具有定位功能，以實現(xiàn)自動換刀時的主軸定位功能；
● 拆除原加工中心各軸伺服電機，進給系統(tǒng)更換為安川交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，伺服電機扭距和額定轉(zhuǎn)速分別大于或等于原加工中心各軸伺服電機扭距及額定轉(zhuǎn)速；
● 增加電子手輪，帶急停、軸選擇及倍率選擇開關(guān)，方便對刀；
● 制作新的電氣控制柜及懸掛按鈕站；
● 更換原加工中心上已損壞的行程及限位開關(guān)；
● 更換原加工中心床身導(dǎo)線，導(dǎo)線裸露部分穿金屬軟管防護；
● 重新設(shè)計更換原加工中心電氣控制系統(tǒng)，保證加工中心運行穩(wěn)定，刀庫換刀可靠；
● 低壓電器均采用西門子、施耐德或國內(nèi)產(chǎn)品；
● 重新設(shè)計各坐標(biāo)軸伺服電機的機械聯(lián)接，并加工制造相應(yīng)聯(lián)接件；
● 保留加工中心原冷卻、液壓、氣動等輔助控制部分。
㈡ 電氣原理設(shè)計遵循以下規(guī)則：
★ 加工中心各電磁閥均采用單獨的熔斷器（帶熔斷指示燈）進行保護；
★ 加工中心各電磁閥、三相異步電機，電柜內(nèi)各中間繼電器、接觸器等噪聲元件均合理加裝浪涌吸收元件，保護PLC I/O點及接觸器、繼電器觸點，使控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作；
★ PLC輸出至電磁閥、接觸器等瞬時吸合電流大的負載時，均采用施奈德帶燈中間繼電器進行轉(zhuǎn)接，保護PLC輸出點不至過流損害；
★ 加工中心各交流三相異步電機均用西門子自動空氣開關(guān)單獨保護；
★ 電柜內(nèi)布線及元器件布置符合相關(guān)國家標(biāo)準，遵守電磁兼容性（EMC）原則；
★ 電柜內(nèi)線號齊全、整齊，所有線號均采用打印耐油線號；
★ 電柜控制電源均從隔離變壓器輸出端取出，隔離層可靠接地；
★ 電柜內(nèi)安裝接地銅排，并可靠接地，使控制系統(tǒng)符合相關(guān)接地標(biāo)準；
★ 電柜按原走線方式出線與聯(lián)接，并適當(dāng)改進；
★ 線纜采用國內(nèi)正規(guī)廠家或進口產(chǎn)品，重要信號線均采用屏蔽雙絞線，防止被干擾；
★ 考慮到維修方便，電柜內(nèi)安裝維修照明燈，提供維修電源（AC 220V）；
★ 預(yù)留AC 24V、AC 36V工作照明電源；
★ 電柜整體安全性能符合相關(guān)國家標(biāo)準；
★ 提供詳細的改造資料技術(shù)文檔2份、華中數(shù)控HNC-22MD系統(tǒng)資料1套、制作改造資料、參數(shù)及PLC源程序備份電子文檔1份，方便日后的維護工作。
三、 所選改造方案的主要特點及系統(tǒng)功能
1． 技術(shù)成熟：
應(yīng)用華中數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)成功地改造了常柴股份有限公司、東方電機股份有限公司、南昌飛機制造公司的多臺美國、俄羅斯進口的加工中心，該系統(tǒng)是目前國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)之一。
2． 高可靠性：
● 基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，*的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置*嵌入式工業(yè)PC機，采用120MHz以上的Intel系列CPU。
● 全密封防靜電面板結(jié)構(gòu)，具有*抗*力，電磁兼容性指標(biāo)比國家標(biāo)準高出一倍以上，達到歐洲四級標(biāo)準。
● 結(jié)構(gòu)牢靠，造型美觀，體積小巧，外形尺寸小。
3． 高性能：
● 可配置4個進給軸，支持4軸聯(lián)動。
● 具有1個主軸控制接口，可選配多種機械調(diào)速主軸、變頻調(diào)速主軸和交流伺服主軸單元，支持車、銑、加工中心和車銑復(fù)合加工中心功能。
● 刀具長度、半徑補償、刀具壽命管理功能。
● 采用ISO通用的G代碼編程，具有直線、圓弧、螺旋線插補功能。
● 強大的系統(tǒng)自診斷及報警功能：計算機軟件診斷、CNC初始狀態(tài)及通訊診斷、伺服系統(tǒng)診斷、PLC診斷、用戶自定義報警信息。
● 支持剛性攻絲，直接控制進給和主軸轉(zhuǎn)速實現(xiàn)同步。
● *的小線段連續(xù)加工功能（G64），適合CAD/CAM軟件生成的復(fù)雜模具加工程序。
● 加工斷點保存/恢復(fù)、任意行程序運行功能。
● 反向間隙補償、絲杠螺距誤差補償（單向/雙向），螺距補償數(shù)據(jù)多可達5000點。
● 內(nèi)置DNC接口和以太網(wǎng)接口，實現(xiàn)加工中心聯(lián)網(wǎng)、車間群控。支持遠程診斷與遠程加工中心共享，支持工廠工業(yè)加工網(wǎng)絡(luò)與工廠辦公網(wǎng)絡(luò)進行快速簡捷連接、數(shù)據(jù)傳輸和資源共享。
● 支持G代碼壓縮，用一張1.44MB軟盤，可輸入6～12MB的G代碼加工程序。
● 直接的數(shù)據(jù)存儲卡（FLASH），存儲量小是8MB，保存數(shù)據(jù)時間大于20年，可重復(fù)多次使用，既可靠、又方便。*避免了傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)因為用戶加工程序空間有限而采取DNC加工方式，利用PC的RS232接口，分段傳送、分段加工G代碼程序，既不可靠速度又慢的缺點。
● 跟蹤誤差允差設(shè)定與報警：數(shù)控系統(tǒng)實時監(jiān)控加工中心實際坐標(biāo)，對加工中心的非正常運動狀態(tài)和加工的非正常狀態(tài)進行報警，防止廢品發(fā)生。
4． 易使用：
● 可直接使用MasterCAM、UG、PRO/E等CAD/CAM軟件生成的數(shù)控加工代碼。
● G、M、S、T代碼和PLC指令豐富，固定循環(huán)功能強大，能覆蓋國內(nèi)外主要系統(tǒng)的絕大部分功能。
● 宏程序：支持邏輯運算符（AND、OR、NOT）、函數(shù)（SIN, COS, TAN, ATAN,ATAN2,ABS, INT, SQRT, EXP）、條件判別語句（IF, ELSE, ENDIF）和循環(huán)語句（WHILE, ENDW），可實現(xiàn)復(fù)雜的運算
● 子程序調(diào)用支持8重子程序調(diào)用
● 采用全中文菜單式操作界面，操作簡便直觀。
● 具有豐富實用的圖形顯示功能：刀具中心軌跡、三維立體程序核對及同步加工圖形及XY、YZ、ZX平面圖形聯(lián)合顯示。
● 后臺編輯功能：系統(tǒng)在按某程序進行加工的過程中，可以同時對其他任何程序進行編輯。
5． 系統(tǒng)的維護和更新?lián)Q代方便容易：
由于工控機與通用PC微機*兼容，PC微機的外部設(shè)備如顯示卡、電子盤、軟硬驅(qū)動器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、RS232通訊接口、標(biāo)準鍵盤、視頻功能卡均能直接在華中數(shù)控系統(tǒng)上使用，這使得系統(tǒng)的維護和更新?lián)Q代方便容易。隨著微機的發(fā)展和升級，華中數(shù)控系統(tǒng)也同時得到升級換代。并且用戶可非常方便地購置到系統(tǒng)維護所需要的一切配件。
6． 開放性好：
由于華中數(shù)控單元采用基于DOS得軟件平臺，其軟件資源豐富，使得華中數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境非常方便友好，且用戶可方便地進行二次開發(fā)。這使得華中數(shù)控系統(tǒng)可方便地與CAD／CAM系統(tǒng)、數(shù)字化仿型測量系統(tǒng)、智能化故障診斷與誤差補償系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊功能集成化、一體化。
7． 便于學(xué)習(xí)：
華中數(shù)控系統(tǒng)在操作界面上是仿FANUC的數(shù)控系統(tǒng)，其操作習(xí)慣和編程語言與FANUC相似。在FANUC上運行的G代碼數(shù)控程序，基本不需修改。
8． 總費用低：
采用該技術(shù)路線改造的費用低，當(dāng)設(shè)備超出保修期，其維修、購買配件、得到技術(shù)服務(wù)的費用同采用國外數(shù)控的系統(tǒng)相比低得多。
9． HNC-22MD銑床數(shù)控系統(tǒng)主要功能
● 大控制軸數(shù)：4軸（X、Y、Z、4TH）
● 大聯(lián)動軸數(shù)：4軸（X、Y、Z、4TH）
● 主軸數(shù)：1軸
● 大編程尺寸：99999.999mm
● 小分辨率：0.01μm～10μm（可設(shè)置）
● 直線、圓弧、螺旋線插補
● 小線段連續(xù)高速插補
● 用戶宏程序，固定銑削循環(huán)，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像
● 自動加減速控制（S曲線）
● 加速度平滑控制
● MDI功能
● M、S、T功能
● 故障診斷與報警
● 全屏幕程序在線編輯
● 空運行及程序校驗功能
● 參考點返回
● 工件坐標(biāo)系G54～G59
● 加工軌跡彩色圖形仿真，加工過程實時三維圖形顯示
● 加工斷點保護/恢復(fù)
● 雙向螺距誤差補償（可達5000點）
● 反向間隙補償
● 刀具長度及半徑補償
● 刀具壽命管理
● 超前預(yù)處理功能（look-ahead）：G64超前預(yù)讀程序，將小線段按連續(xù)軌跡高速進給，根據(jù)拐角大小，自適應(yīng)控制進給速度，保證拐點處的誤差小于跟蹤誤差允許
● 主軸轉(zhuǎn)速及進給速度倍率控制
● CNC通訊：RS232接口
● 網(wǎng)絡(luò)：支持NT、Novell、Internet網(wǎng)絡(luò)
● 支持DIN/ISO標(biāo)準G代，零件程序容量：標(biāo)準配置6000K，支持硬盤或網(wǎng)絡(luò)，不需DNC，大可直接執(zhí)行2GB的程序
● 內(nèi)部二級電子齒輪
● 系統(tǒng)參數(shù)備份與恢復(fù)
四、 主要配置及報價
1.基本配置
序號 | 類別 | 描述 | 數(shù)量 | 價格（萬元） | |
1 | CNC單元伺服驅(qū)動及電機 | 世紀星銑削數(shù)控裝置HNC-22MD（數(shù)字口）包括： 1. 工業(yè)控制機： l 10.4英寸液晶彩色顯示器； l 配置586 CPU； l 32MB RAM； l 1GB電子盤； l 三組薄膜鍵盤； 2.華中世紀星銑床數(shù)控系統(tǒng)軟件(三軸聯(lián)動，并可擴展4軸聯(lián)動軟件。)； 3．主軸控制模塊(±10VDA輸出)； 4．內(nèi)置PLC輸入控制模塊(40通道、光電隔離)； 5．內(nèi)置PLC輸出控制模塊(32通道、光電隔離)； 6．標(biāo)準工程面板：控制按扭、急停按扭、進給修調(diào)開關(guān)、狀態(tài)指示燈等； | 1套 | 2.5 | |
2 | 第4軸功能 | 擴展第4軸功能 | 1 | 0.4 | |
3 | 輸入/輸出擴展板 | 20入/16出(HNT-0021-2005) | 1 | 0.4 | |
4 | 伺服驅(qū)動系統(tǒng) | SGMGH-30ACB61+SGDM-30ADA | 1套 | 12.5 | |
SGMGH-55ACB61+SGDM-60ADA | 3套 | ||||
5 | 機械部分 | 4軸伺服電機聯(lián)接件設(shè)計加工及現(xiàn)場裝配 | 4 | 1.8 | |
6 | 主軸驅(qū)動系統(tǒng) | 西門子6RA7022 SIMOREG DC MASTER,帶定位功能 | 1 | 4.0 | |
7 | 手持單元(日本) | 集手脈、軸選擇、倍率、急停選擇一體 | 1 | 0.3 | |
8 | 伺服變壓器 | 20KW三相隔離 | 1 | 0.5 | |
9 | 主軸電抗器 | 65A平波電抗器 | 1 | 0.1 | |
10 | 控制柜內(nèi)元件 | 控制變壓器，開關(guān)電源、閥用電源 | 1套 | 2.0 | |
空開、斷路器、保險、電源插座 | |||||
接觸器、繼電器、按鈕、指示燈 | |||||
抗件，電柜照明燈、接線端子、線槽、卡規(guī)、導(dǎo)線等輔料 | |||||
11 | 電柜 | 2電氣控制柜及懸掛按鈕站 | 1套 | 0.8 | |
12 | 加工中心床身導(dǎo)線 | 原加工中心床身導(dǎo)線（更換），導(dǎo)線防護金屬軟管 | 1.0 | ||
13 | 軟驅(qū)單元 | 軟驅(qū)單元（含以太網(wǎng)，RS232、鍵盤等轉(zhuǎn)接口）（可選） | 1 | 0.1 | |
14 | 以太網(wǎng) | 以太網(wǎng)功能（可選） | 1 | 0.4 | |
15 | 項目設(shè)計費 | 項目設(shè)計，電柜出廠及現(xiàn)場加工中心動作調(diào)試等 | 1 | 3.0 | |
16 | 差旅費、施工費 | 含不可預(yù)見費用 | 1 | 2.5 | |
17 | 包裝及運費 | 1 | 0.2 | ||
18 | 資料、文檔 | 其中華中數(shù)控系統(tǒng)資料1套 | 2套 | 0.0 | |
19 | 質(zhì)保及服務(wù) | 設(shè)備改造部分提供1年質(zhì)保及服務(wù) | 0.0 | ||
20 | 管理及稅費 | 3.0 | |||
21 | 合計 | 35.5 | |||
改造費用總計為人民幣：
五、設(shè)備改造周期：
1、 合同生效后2個月內(nèi)交付使用；
2、 現(xiàn)場安裝調(diào)試周期10～18天；
六、服務(wù)響應(yīng)： 24小時；
七、其他未盡事宜敬請協(xié)商。