一般一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)在使用到15年左右就進(jìn)入產(chǎn)品老化期苞冯，故障開始顯著增加切距，這時(shí)需對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造趾徽，用新數(shù)控系統(tǒng)替換老數(shù)控系統(tǒng)续滋。改造老機(jī)床與購買新機(jī)床相比翰守，投資較低，而且又能增強(qiáng)系統(tǒng)功能疲酌，提高機(jī)床設(shè)備的技術(shù)水平與性能蜡峰，提高原機(jī)床設(shè)備的生產(chǎn)效率，給用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益徐勃。這些已成為人們的共識(shí)，因此近幾年來國內(nèi)從事機(jī)床改造工作的企業(yè)越來越多早像。

　　西門子工廠自動(dòng)化工程有限公司是德國西門子股份有限公司在中國自動(dòng)化領(lǐng)域投資的第一家合資公司益侨，獨(dú)家負(fù)責(zé)西門子公司在中國的機(jī)床改造業(yè)務(wù)。采用西門子數(shù)控系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)老設(shè)備進(jìn)行改造是公司的主要業(yè)務(wù)之一著平。公司成立7年來积碍，已對(duì)國內(nèi)100多家企業(yè)的200多臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了成功的改造，改造過的機(jī)床有數(shù)控車床枝捷、銑床蚌斑、磨床、沖床宽藏、加工中心到深孔鉆床慰适、落地鏜床、龍門銑床和自動(dòng)化生產(chǎn)線闺撩，為用戶取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益饺斧，深受廣大用戶的歡迎。

1 數(shù)控機(jī)床改造的步驟

　　對(duì)一臺(tái)機(jī)床的成功改造一般分為3個(gè)階段娩鬼。

　　調(diào)研及系統(tǒng)選型

　　改造前必須對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)读囤、性能、運(yùn)行狀態(tài)佣盒、現(xiàn)有加工精度挎袜、特殊功能以及用戶對(duì)系統(tǒng)改造后要求達(dá)到的性能進(jìn)行詳細(xì)了解。數(shù)控系統(tǒng)主要由控制肥惭、驅(qū)動(dòng)和測量系統(tǒng)3部分組成盯仪。究竟是整體改造還是局部改造取決于上述3大系統(tǒng)的狀況以及用戶的經(jīng)費(fèi)。

　　系統(tǒng)的選型與配置需綜合考慮機(jī)床狀況蜜葱、用戶對(duì)功能的要求磨总、改造經(jīng)費(fèi)及各種數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)。系統(tǒng)配置時(shí)笼沥，需對(duì)電纜長度蚪燕、電機(jī)扭矩及額定轉(zhuǎn)速、主軸功率奔浅、系統(tǒng)安裝空間等細(xì)節(jié)予以充分考慮馆纳。

　　準(zhǔn)備階段

　　準(zhǔn)備階段的工作包括改造部分電路設(shè)計(jì)、控制程序編制及技術(shù)培訓(xùn)。電路設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)新系統(tǒng)硬件與非改造部分的接口鲁驶，然后根據(jù)加工時(shí)機(jī)床動(dòng)作的控制邏輯鉴裹，對(duì)PLC進(jìn)行編程，確保機(jī)床動(dòng)作正確并實(shí)現(xiàn)最佳控制憾顿，在可能的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬窜抽。為了保證用戶能正確使用、編程與簡單的維修豺研，需要對(duì)用戶進(jìn)行操作髓无、編程、維修等培訓(xùn)允逝。 

　　安裝沫十、調(diào)試、驗(yàn)收

　　現(xiàn)場安裝指安裝新系統(tǒng)宵绒，部分或全部更換強(qiáng)電回路建淘，重新設(shè)計(jì)機(jī)床操作面板，制作新法蘭盤與聯(lián)軸節(jié)浴恐，輸入輸出線改接等咪枷。 

　　完成上述工作后，即可通電調(diào)試機(jī)床总枢，優(yōu)化機(jī)床參數(shù)辐荷，調(diào)試各軸動(dòng)作及輔助動(dòng)作等。調(diào)試結(jié)束后燎窘，應(yīng)進(jìn)行試加工摹闽，考機(jī)并最終驗(yàn)收。

2 西門子數(shù)控系統(tǒng)簡介

　　我們推薦西門子數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 840C褐健，840D付鹿，810D，802S蚜迅，F(xiàn)M/NC舵匾，WF以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)SIMODRIVE 611A，611D谁不，6RA24用于老系統(tǒng)的改造坐梯，SINUMERIK 840C+SIMODRIVE 611A/D。840C是西門子公司的超級(jí)全功能數(shù)控系統(tǒng)刹帕，最多控制30個(gè)軸(其中最多6個(gè)主軸)吵血，具有5軸聯(lián)動(dòng)，藍(lán)圖編程偷溺，三維圖形模擬蹋辅，6個(gè)CNC通道阅权，多CPU，網(wǎng)絡(luò)接口等功能挥疲，PLC為功能強(qiáng)大的PLC135WB2啸需。可控制模擬驅(qū)動(dòng)饼贰、數(shù)字驅(qū)動(dòng)或兩者混合控制斯智，特別適合于高級(jí)復(fù)雜數(shù)控系統(tǒng)的改造。 　　　

　　SINUMERIK 840D+SIMODRIVE 611D酌尔。840D是先進(jìn)的全功能數(shù)字式數(shù)控系統(tǒng)附舌，整個(gè)CNC(包括集成式PLC)縮小為單個(gè)模塊并集成于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，中英文操作顯示跨溺，最多控制31個(gè)軸(最多31個(gè)主軸)漩判，PLC為S7-300备饭，強(qiáng)大的插補(bǔ)功能使它能輕易完成多軸非線性插補(bǔ)惩投，適合于臥式加工中心、龍門鏜銑床幼健、磨床兄存、數(shù)字化機(jī)床及其他專用機(jī)床改造的要求。

　　SINUMERIK 810D+SIMODRIVE 611D卑雁。810D是全新數(shù)字化構(gòu)造的控制器募书，包括NC，PLC和5軸(1個(gè)主軸)數(shù)字閉環(huán)系統(tǒng)控制(3個(gè)已內(nèi)裝的功率部件)测蹲。適合于小型車床莹捡、銑床、磨床或加工中心的全面改造扣甲，性能可靠篮赢。

　　SINUMERIK FM-NC+SIMODRIVE 611A。與SIMATIC S7-300一起使用琉挖，體積最小启泣，最多控制5軸(1個(gè)主軸)，可配用步進(jìn)電機(jī)示辈，中英文操作顯示寥茫。特別適合于只改造數(shù)控系統(tǒng)而保留模擬驅(qū)動(dòng)的場合，廣泛用于數(shù)控車床矾麻、銑床纱耻、磨床及立式加工中心的改造。

　　SINUMERIK 802S仁墅，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)数屁，專門為經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床片侧、銑床、磨床及特殊用途的其他機(jī)床而設(shè)計(jì)的透格。 

　　SIMATIC S7-300微悬，M7-300。在一些PLC邏輯控制的機(jī)床改造中韭拙，S7-300及模塊化工業(yè)計(jì)算機(jī)M7-300以配置靈活沙诅、使用方便、價(jià)格低廉的特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用祥扒。

3數(shù)控系統(tǒng)改造的類型

　　按照原機(jī)床所使用的系統(tǒng)的情況草仪，數(shù)控系統(tǒng)的改造可分為以下幾種類型。

原機(jī)床為普通機(jī)床

　　普通機(jī)床價(jià)格便宜鼻蟆，操作方便振害，但其所能進(jìn)行的加工工序簡單，效率低匀油，對(duì)操作者的熟練程度要求較高缘缚。將普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床，不但可提高加工效率敌蚜，增加加工復(fù)雜型面等功能桥滨，還可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)床與上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，利用CAD等技術(shù)增強(qiáng)機(jī)床的加工能力弛车。

　　將普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床齐媒，要同時(shí)進(jìn)行機(jī)械改裝和增加數(shù)控系統(tǒng)的工作，其中機(jī)械改裝的工作量相對(duì)要大一些纷跛。 

機(jī)械改裝包括：

拆除原機(jī)床的部分齒輪傳動(dòng)鏈喻括；
將普通絲杠換為滾珠絲杠；
制作法蘭盤贫奠，安裝新電機(jī)唬血。

　　這種類型的改造由于原機(jī)床價(jià)格本身就已很便宜，改造所選用的數(shù)控系統(tǒng)一般為步進(jìn)電機(jī)或低檔次的交流伺服系統(tǒng)叮阅。如西門子的802S就是一種很適合于這種改造類型的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)刁品。802S系統(tǒng)的特點(diǎn)是：

它們能滿足各種要求。
中英文菜單顯示浩姥，安裝調(diào)試簡便凡宅、快捷，操作編程簡單簸眼；
目前使用的步進(jìn)電機(jī)扭矩最大可到25N·m钓闲，適用于絕大多數(shù)普通機(jī)床；
有車床型疤削、銑床型等多種類型拉盘。
這種類型的改造周期短序敷，現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間1至2天即可，價(jià)格便宜当糯，難度小赋昔，適合于對(duì)大批量機(jī)床的改造。

原機(jī)床使用的是西門子公司的老數(shù)控系統(tǒng)

　　西門子公司作為世界上最早開發(fā)研制數(shù)控系統(tǒng)的公司之一捧练，在七八十年代陸續(xù)推出了SYSTEM5亮绢，SYSTEM6，SYSTEM7风居，SIN3俘戈，SIN8，SIN850净响，SIN880等多種數(shù)控系統(tǒng)少欺，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。隨著時(shí)間的推移馋贤，這些系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了老化階段赞别，故障率逐年上升，所需備件越來越難于及時(shí)供應(yīng)且價(jià)格較高掸掸。
　　對(duì)使用以上西門子系統(tǒng)的機(jī)床氯庆，若能用西門子新數(shù)控系統(tǒng)如SINUMERIK FM-NC蹭秋，840C扰付，840D等來進(jìn)行改造，不但可以大大降低故障率仁讨，免去備件供應(yīng)的后顧之憂羽莺，而且由于新系統(tǒng)具有的一些新功能，如中文界面洞豁，網(wǎng)絡(luò)接口盐固，遠(yuǎn)程診斷等，可以使老機(jī)床經(jīng)改造之后上一個(gè)檔次掐抢。 

　　這種類型的改造我公司已完成了數(shù)十臺(tái)候榨，都取得了圓滿成功，如在哈爾濱某工廠用SINUMERIK 820替換SYSTEM7 系統(tǒng)的車床改造统扔，在上海某公司用SINUMERIK 840C替代SIN8系統(tǒng)的深孔鉆改造琅芍，在南京某汽車公司完成的WF723+OP27替代WF726+WF785的專用鏜床改造等等。

這種類型改造的特點(diǎn)是： 

　　由于西門子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)馁筷、性能甸垄、使用的延續(xù)性，改造時(shí)除了將新芥吧、舊系統(tǒng)的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換外疤嘴，原機(jī)床的PLC程序設(shè)計(jì)思想將被完全保留融唬，原機(jī)床廠家的控制邏輯不會(huì)被改變，這一點(diǎn)對(duì)大型住卿、復(fù)雜機(jī)床的改造特別重要芋困。如我們?cè)谀硰S完成的一臺(tái)SINUMERIK 840C改造SIN8系統(tǒng)的項(xiàng)目，原機(jī)床有9根伺服軸矫迹，極其復(fù)雜的冷卻控制睬魂，自動(dòng)測量，五軸聯(lián)動(dòng)镀赌，附件頭更換氯哮，手動(dòng)、自動(dòng)兩套控制邏輯切換等商佛，如果我們重新編制PLC程序喉钢，若沒有原廠家工程師的幫助是難以完成的。

　　可以采用只改控制部分或控制部分良姆、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)全部改造兩種方式肠虽，靈活性較大。

　　可以充分利用原有的器件玛追，如電纜税课、插頭等，從而減少這部分改動(dòng)所需的時(shí)間痊剖。這種類型的改造一般周期不會(huì)太長韩玩，把握性大。

原機(jī)床使用的是非西門子數(shù)控系統(tǒng)

　　在國內(nèi)早期購進(jìn)的數(shù)控機(jī)床中數(shù)控系統(tǒng)種類比較多陆馁，有些數(shù)控系統(tǒng)由于生產(chǎn)廠家實(shí)力有限找颓，產(chǎn)品不成熟，問題較多励砸；有些數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家已經(jīng)不存在了狱诊，無備件供應(yīng)；有些廠家的新數(shù)控系統(tǒng)控制部分和驅(qū)動(dòng)部分是一體的招蓝，不能滿足有些用戶只想改造其中某一部分的愿望件策。 西門子的新數(shù)控系統(tǒng)功能強(qiáng)大，檔次齊全翅拜，可以解決以上所有問題巩樟。

這種類型的改造特點(diǎn)是：

　　改造對(duì)象一般為數(shù)控車床、加工中心等通用匆救、不特別復(fù)雜的機(jī)床嫁橱。我們?cè)脑爝^一臺(tái)美國產(chǎn)MCN20加工中心，該機(jī)床有X扭妖、Y环起、Z荡明、B、主軸等5根軸娘扩，48把刀鏈?zhǔn)降稁熳湃祝p工作臺(tái)，數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均為機(jī)床廠開發(fā)的產(chǎn)品琐旁，1981年產(chǎn)涮阔，1995年作為二手設(shè)備引進(jìn)，因無備件已停機(jī)一年灰殴。改造采用西門子SINUMERIK 840C敬特，原驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保留，安裝牺陶、調(diào)試及驗(yàn)收共4周時(shí)間伟阔，投入使用后效果良好。 

由于重新設(shè)計(jì)機(jī)床的整個(gè)控制邏輯掰伸，改造所需時(shí)間稍長皱炉。

原機(jī)床使用的是專用控制系統(tǒng)

　　專用控制系統(tǒng)由于控制對(duì)象單一，需要專門設(shè)計(jì)狮鸭，一般價(jià)格比較昂貴合搅。用西門子通用數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行改造可降低成本，提高可靠性歧蕉。不過專用控制系統(tǒng)的控制對(duì)象一般是沖床画了、磨床等，這類機(jī)床本身就屬于復(fù)雜機(jī)床類憎唯，加上專用控制系統(tǒng)茬蓝，改造難度大统褂。

　　我公司近年來完成了多臺(tái)這種改造項(xiàng)目筛粘，如珠海某廠的專用沖床改造、南京某汽車廠的開卷線改造等稼掏。

這種類型的改造特點(diǎn)是：

　　改造后的機(jī)床可以達(dá)到原機(jī)床的性能熊倡，但很難超過。

　　有一定的風(fēng)險(xiǎn)憾牵。專用系統(tǒng)可對(duì)某些信號(hào)進(jìn)行特殊處理讳帆，實(shí)現(xiàn)某些特殊功能。如果改造前對(duì)原系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不足印脓，性能了解不全面置狠，很可能導(dǎo)致整個(gè)改造項(xiàng)目的失敗。

　　用通用系統(tǒng)替代專用系統(tǒng)崇磁，費(fèi)用可大大降低黄鳍，如我公司在南京做的開卷項(xiàng)目用WF通用模塊推姻，改造費(fèi)用不足專用系統(tǒng)的1/2。

　　總體來講框沟，西門子數(shù)控系統(tǒng)由于它本身所具有的優(yōu)勢藏古，在國內(nèi)的機(jī)床改造市場中占有了領(lǐng)先地位，得到了廣泛應(yīng)用忍燥，正受到越來越多用戶的歡迎拧晕。

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