一连定、鏜銑床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)原狀

WOTAN rapid2 數(shù)控落地鏜銑床是1993 年德國(guó)生產(chǎn)的奔滑，經(jīng)過(guò)二十多年的使用磨損荤堪，機(jī)械精度嚴(yán)重喪失（如圖1）耘斩。原數(shù)控系統(tǒng)是西門(mén)子880 系統(tǒng)淌影，進(jìn)入老化故障多發(fā)階段游隅，因西門(mén)子系統(tǒng)換代出現(xiàn)備件購(gòu)買(mǎi)困難，必須進(jìn)行機(jī)械大修和數(shù)控系統(tǒng)改造來(lái)恢復(fù)機(jī)床的機(jī)械精度和控制精度機(jī)床存在主要問(wèn)題如下：該設(shè)備W 軸運(yùn)動(dòng)時(shí)爬行嚴(yán)重脾韧，目前該軸已經(jīng)不能繼續(xù)使用腊的。機(jī)床立柱前傾，疑為W 軸氣浮板損壞所致聂突，其他軸工作正常敷裁。機(jī)床在W 軸不參與運(yùn)動(dòng)的情況下，可以正常加工言刨，但工件精度因W 前傾而降低劳仿。系統(tǒng)采用已淘汰多年的西門(mén)子880M 系統(tǒng)，系統(tǒng)故障后粤唤，無(wú)配件可換甜海。液壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)老化，很多油路不通预锅，關(guān)鍵傳動(dòng)位置得不到潤(rùn)滑饵来。

二、鏜銑床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)改造方案

（一）電氣部分的改造方案

1 系統(tǒng)選型

采用西門(mén)子公司的SINUMERIK 840D 數(shù)控系統(tǒng)對(duì)原機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)民傻。SINUMERIK 840D 的軟硬件配置應(yīng)滿(mǎn)足原機(jī)床的控制功能：X胰默、Y、Z漓踢、B 五軸聯(lián)動(dòng)牵署，OP010 機(jī)床操作單元，10.4 寸彩色TFT 顯示器喧半，19 寸機(jī)床控制面板奴迅，PCU50，NCU571.5挺据，40G硬盤(pán)取具，零件程序內(nèi)存為 3MB。

2 驅(qū)動(dòng)單元

采用西門(mén)子611D 全數(shù)字交流驅(qū)動(dòng)裝置扁耐，1FK7 交流伺服電機(jī)代替原機(jī)床直流伺服電機(jī)暇检，對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)；主軸保留原直流主軸電機(jī)婉称，采用西門(mén)子 6RA70 主軸直流驅(qū)動(dòng)對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)块仆。

（二）機(jī)械部分改造方案

機(jī)械部分的改造也是一項(xiàng)十分重要的改造內(nèi)容；設(shè)施改造以后整個(gè)機(jī)床設(shè)備能夠順利地得以運(yùn)行甩幔，加工精度能夠得到進(jìn)一步的保證饶机。需要對(duì)機(jī)床的導(dǎo)軌、主軸、刀具整雷、工作臺(tái)等部分進(jìn)行詳細(xì)的方案論證和方案設(shè)計(jì)克干；

（三）潤(rùn)滑和液壓系統(tǒng)改造方案

潤(rùn)滑系統(tǒng)的改造方案如下：首先是對(duì)原來(lái)的導(dǎo)軌潤(rùn)滑管路進(jìn)行清洗、修理珠焦，采用南京貝奇爾集中式定時(shí)定量泵改造機(jī)床元潤(rùn)滑泵讽噪；其次是改造液壓箱容積為120 升，清洗液壓控制元件及各管路系統(tǒng)的液壓控制件股背；再次是更換老化的管路渠吮、高壓膠管及接頭。

針對(duì)液壓系統(tǒng)的改造方案如下：

1. 更換電磁閥痹橙；

2. 增加單獨(dú)的油冷溫控器僻绸；

3. 更換氣動(dòng)部分失效的管路；

4. 修復(fù)各軸防護(hù)罩涕克，更換各軸刮刷器蛀醉；

5. 清洗檢修機(jī)床的液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)衅码、潤(rùn)滑系統(tǒng)拯刁，更換老化的油管、油封逝段、及損壞的電磁閥垛玻；

6. 檢修旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)鏈，更換旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)軸承奶躯；

7. 清洗帚桩、檢修機(jī)床的液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)嘹黔、更換老化的油管账嚎、油封、及損壞的電磁閥参淹。檢修冷卻系統(tǒng)醉锄；

8. 機(jī)械部件組裝乏悄、調(diào)整各運(yùn)動(dòng)軸之間的位置精度浙值，達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)；

9. 檢修氣動(dòng)系統(tǒng)褥辰，更換損壞的元器件（包括導(dǎo)軌氣浮機(jī)構(gòu)）构鸭；

10. 清洗疏通、檢修機(jī)床潤(rùn)滑油路力邻，保證所有潤(rùn)滑點(diǎn)均能潤(rùn)滑旬性；

11. 機(jī)床噴漆翻新。

根據(jù)機(jī)床修理改造后主要用于加工使用要求，及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)抒崖，為了保證機(jī)床在經(jīng)過(guò)修理改造后能夠擁有足夠的加工能力和精度保障庵窄，機(jī)床的大修在保定的修理基地進(jìn)行，對(duì)機(jī)床的機(jī)械部分進(jìn)行大修婉烈，將機(jī)床進(jìn)行分解炉展、檢查零部件是否因鏜損需要修理、和換件巩蕊。

三聪磁、鏜銑床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)改造過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決措施

（一）伺服電機(jī)速度不穩(wěn)

在電氣部分的改造當(dāng)中，遇到主要的問(wèn)題就是伺服電機(jī)控制速度不穩(wěn)定塑验。為解決伺服電機(jī)速度不穩(wěn)定的問(wèn)題瞎暑，從伺服控制參數(shù)的調(diào)整、反饋單元的檢測(cè)和數(shù)控指令的給定三個(gè)方面進(jìn)行了分析研究与帆。最終通過(guò)仔細(xì)的檢修調(diào)試了赌，排除了系統(tǒng)本身指令輸出，找到造成伺服電機(jī)速度不穩(wěn)定的原因是伺服驅(qū)動(dòng)器的控制參數(shù)不合適玄糟，結(jié)合仿真的的最優(yōu)波形揍拆，最終確立了伺服驅(qū)動(dòng)單元控制的參數(shù)，解決了伺服電機(jī)速度不穩(wěn)定問(wèn)題茶凳。接下來(lái)嫂拴，敘述伺服驅(qū)動(dòng)單元參數(shù)調(diào)整確定的過(guò)程。

一個(gè)數(shù)控伺服系統(tǒng)的參數(shù)一般包括機(jī)床通用參數(shù)贮喧、軸相關(guān)參數(shù)和驅(qū)動(dòng)參數(shù)三大部分筒狠。一個(gè)伺服控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣需要這些不同功能的參數(shù)共同作用，配合默契才能達(dá)到最優(yōu)的控制結(jié)果箱沦，為得到穩(wěn)定的伺服電機(jī)速度控制性能辩恼，按照實(shí)際機(jī)床設(shè)備的特性和仿真的最優(yōu)波形對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)、軸相關(guān)參數(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行從新調(diào)整分析谓形，最終得到對(duì)伺服電機(jī)速度穩(wěn)定控制的最佳性能荸速，是參數(shù)調(diào)整的最終目的。參數(shù)值的調(diào)整優(yōu)化是一種為使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳工作狀態(tài)時(shí)柒谈，實(shí)際負(fù)載穴阱、驅(qū)動(dòng)單元以及伺服電機(jī)工作時(shí)的最佳配合狀態(tài)。

（二）工作臺(tái)抖動(dòng)

在對(duì)鏜銑床機(jī)械部分的安裝調(diào)試過(guò)程中胖辨，遇到最大的問(wèn)題就是工作臺(tái)前后和左右方向上運(yùn)行的抖動(dòng)爱蚣。在排除了電氣部分的故障后，首先讹毁，對(duì)整個(gè)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分進(jìn)行分析间炮。一噸重的工作臺(tái)靠氣浮導(dǎo)軌減小臺(tái)面與底座的摩擦焙厂，使用滾珠絲杠作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在對(duì)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分的檢修過(guò)程中卫银，首先解決絲杠的傳動(dòng)問(wèn)題扫钝，對(duì)絲杠的螺距進(jìn)行了精確的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)部分沒(méi)有故障掐边，在對(duì)工作臺(tái)氣浮部分的檢修過(guò)程中触尚，發(fā)現(xiàn)在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，有部分導(dǎo)軌與底座導(dǎo)軌有接觸摩擦齿穗。氣浮導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不能完全氣體隔層傲隶，導(dǎo)致導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力不均勻是導(dǎo)致，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中抖動(dòng)的最終原因窃页。

圍繞解決導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)受阻力不均的問(wèn)題跺株，首先，對(duì)整個(gè)氣壓系統(tǒng)的壓力進(jìn)行了檢測(cè)脖卖，檢查了每一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的壓力值和空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)乒省，發(fā)現(xiàn)壓力系統(tǒng)工作正常，最后畦木，在對(duì)導(dǎo)軌上氣體壓力進(jìn)行檢測(cè)時(shí)袖扛，發(fā)現(xiàn)整條氣浮導(dǎo)軌的壓力值不均。所以十籍，確定工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中蛆封，抖動(dòng)的原因是氣浮導(dǎo)軌上壓力不均，導(dǎo)致工作臺(tái)氣浮導(dǎo)軌向上浮起的升力不足勾栗，使工作臺(tái)導(dǎo)軌與底座導(dǎo)軌不能完全脫離惨篱，運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生不均勻的摩擦力。為解決氣浮導(dǎo)軌壓力不均的問(wèn)題幌侧，采取對(duì)每個(gè)氣體管道進(jìn)行疏通令掠，檢修由氣源到氣浮出口裝置之間的系統(tǒng)元件；對(duì)失效件予以更換整栏。氣浮嘴部的清理辫扯，對(duì)氣浮嘴部逐一分解清理與清洗，對(duì)損壞的氣浮嘴進(jìn)行更換碗昭，軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)修理調(diào)整更換空氣濾芯和疏通每個(gè)氣浮導(dǎo)軌氣眼的方法侄突，解決了氣浮壓力不均，最終解決了工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)抖動(dòng)的問(wèn)題瞎励。

（三）靜壓主軸運(yùn)行不

在主軸運(yùn)行試驗(yàn)中女灸，當(dāng)主軸在高速狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)行不穩(wěn)定蒜肥。為解決靜壓主軸運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題，首先對(duì)靜壓主軸的工作原理進(jìn)行了分析，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的支撐點(diǎn)是靠均勻分布在主軸周?chē)囊簤合到y(tǒng)碟堵。所以螺谅，首先對(duì)主軸周?chē)囊簤哼M(jìn)行壓力檢測(cè)。壓力檢測(cè)表明来累，在低速和中速運(yùn)行時(shí)砚作，主軸周?chē)囊簤簤毫Ψ€(wěn)定且均勻。但是在主軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)嘹锁，主軸周?chē)膲毫z測(cè)顯示不均勻葫录。這是導(dǎo)致靜壓主軸系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的原因。為解決這一問(wèn)題领猾，采取更換所有跟主軸靜壓系統(tǒng)相關(guān)的密封件米同，對(duì)所有參與靜壓系統(tǒng)工作的電磁閥的動(dòng)作以及電磁閥進(jìn)行疏通。最終摔竿，解決了靜壓主軸高速運(yùn)行時(shí)不穩(wěn)定的問(wèn)題面粮。

四、鏜床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)改造后的效果

由于零件精度的等級(jí)以及相應(yīng)的加工方法继低，代表著一個(gè)設(shè)備的加工精度與效率熬苍，有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和加工要求。首先得到低精度袁翁、中等精度柴底、高精度和特別精密精度的加工方法。

通過(guò)對(duì)數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)的改造盔雷，使設(shè)備不僅在加工精度方面都有了較大的提高碰素，而且大大提高了設(shè)備的智能化水平，節(jié)約了人力成战辨，提高了生產(chǎn)效率媒邀。減少了加工工件道工序次數(shù)。改造后的設(shè)備莱火，鏜銑床的故障率大大下降滴推，停機(jī)次數(shù)大大減少，維修難度大大降低驻碟，從根上解決了設(shè)備生產(chǎn)能力低下的問(wèn)題仪从。新的智能系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的應(yīng)用，編程變得更加簡(jiǎn)單卸禽，加工復(fù)雜零件的功能大大提高潜狭，工序大大減少，提升了設(shè)備加工復(fù)雜工件的能力洪稿。為提升設(shè)備的生產(chǎn)效率做出了重要貢獻(xiàn)谭央。

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