C61100车床数控系统电气和机械改造技术方案C61100车床数控系统电气和机械改造技术方案.doc

C61100车床数控系统电气和机械改造技术方案 一：系统描述 1.?C61100车床是山东德州生产的卧式大型车床，该设备系90年代初期产品，电气控制采用传统继电器控制方案，主轴由交流22KW异步电机驱动，小拖板的横向和纵向进给由手动控制，很难完成复杂形线的加工。? ???? 2.?该C61100车床最大加工工件长度3000毫米，最大加工直径1000毫米，属于该公司主力设备； 3.??随着加工任务的增加，加工精度的提高，加工复杂程度的加大，手动操作加工已经无法完成诸如球面的加工，急需改造。考虑到加工工艺需求和价格等因素，决定只对拖板的X、Z进给进行机电一体化改造； 4.??成都海科工控有限公司致力于机电一体化传动技术，在系统成套和设备改造方面有着丰富的经验，经现场查看和与客户的技术沟通，我们确信完全有能力将此系统进行按期改造并最终实现强大的数控车床功能。 ? 二：问题分析和改造方案的提出 1.??原机床的拖板及刀架的X轴和Z轴系手动控制，无法实现两轴同动插补定位，无法达到车球面的目的，使得车床的加工能力大大受限； 1.1 由此，我们采用一台目前流行的标准车床CNC系统台湾台达PUTNC-H4-T,动力驱动上采用两台台湾台达ASD-A交流伺服系统控制X轴和Z轴，完全实现了复杂的插补运算和轴间连动； 1.2??新的系统支持DNC动态加工，支持CAM加工代码；支持MPG手动加工； 2. 新的系统控制精度高，调校简单，系统可实现自动刀具补偿，丝杠螺距补偿，是一种非常稳定的结构； 2.1 新系统电机连接上，采用零间隙零间隙同步皮带形式连接，安装和调试维修均非常方便； 3.机械传动上，对精度起绝对作用的定位机构，原系统采用梯形丝杠结构，存在传动效率低，反向间隙大等问题，另外，这种梯形丝杠承载能力非常不足，传动间隙和摩擦系数不可控； 3.1丝杠替代：车床原有进给丝杠为直径Φ40和Φ32的梯形螺纹丝杠，考虑到丝杠轴肩加工余量的问题，采用公称直径相同（Φ40和Φ32）的滚珠丝杠替换，型号为R40-5T3-FSI-1200-1300-0.023、R32-5T3-FSI-600-700-0.023； 3.2承载能力：滚珠丝杠的承载能力主要受丝杠直径、导程角及摩擦系数的影响，滚珠丝杠的摩擦系数为：0.003~0.005；导程角???2.8度； 3.3轴向推力比较； a)Φ 40滚珠丝杠与9.4牛·米电机组和： 电机产生推力计算： F=Tr·D·∏·η/(P·g) =（9.4x2000x3.14x0.85）/(10x9.8) =23.6(kN) Φ40的滚珠丝杠能承受的额定力矩：19KN b) Φ32滚珠丝杠与7.16牛·米电机组和： 电机产生推力计算： F=Tr·D·∏·η/(P·g) =（7.16x2000x3.14x0.85）/(10x9.8) =15.2 (kN) Φ32的滚珠丝杠能承受的额定力矩：16.9KN 通过比较发现，丝杠和电机的选型能较好的匹配！ 3.4 综上所述，滚珠丝杠对于精度和传动效率以及承载能力提高巨大，是理想的传动元件； 4.??根据现场测绘和经验分析，X轴和Z轴伺服电机扭矩分别选用7.16牛·米和9.4牛·米，电机与机械连接采用减速比2：1同步带传动；电机型号为：ASMT15M250AK和ASMT20M250AK； 5. 改造后总体的控制结构如下图： 三：改造后系统的软件功能和操作画面 画面操作说明 开机画面 控制器电源 ON 之后 先进入开机画面，如下图： 待机画面 经过3 秒之后，进入待机画面 (按『重置』键时也会进入此模式画面) 自动模式AUTO画面 按一下 『自动/MDI』进入自动模式，其画面如下图： 自动模式下 『软键』 有： 1. 程序暂停：只有在程序执行中才有效。 在程序执行中，按下此键，即可马上停止程序，直到按『重置』键中断程序，或按『启动』键，再继续执行程序。 2. 单步执行：可随时选择此功能，不限制执行中或停止状态。 此功能被选取时，当每按一次『启动』键，不再执行整个程序， 而是每按一次『启动』键，才往下执行一行程序。 3. 程序再启动：只能在程序执行前选取。 程序再启动被选用时，当选取此功能，再执行程序时，程序会从上次中断的单节开始启动。在编辑画面中可寻找中断单节或是重新设定再启动单节。 4. 程序预测：可随时选择此功能，不限制执行中或停止状态。 当选取此功能，再执行程序时，程序中所有轴向的移动，都改由手摇轮脉波来控制，当手摇轮脉波没输入时，轴向将停止移动。也可使用寸动轴向键来取代手摇轮的脉波输入。 5. 选择停止：只能在程序执行前选取。 当选择停止功能被选取时，程序当中的M01 指令，会被视为停止指令，若没选取此功能，M01 指令则没有意义。 手动模式MDI画面 连按二下 『自动/MDI』