普通型车轮车床的数控改造-iSoftStone.docVIP

普通型车轮车床的数控改造 唐山重型机床厂 王淑芬 我厂近年来对青海重型机床厂生产的普通型车轮车床C8011B和C8013B进行了数控改造，收到了良好的社会效益和经济效益。下面就采用西门子的802D数控系统做改造的案例作一介绍。 原机床数控改造的需求： 原普通型的车轮车床采用模板式的电触点仿形，加工效率不高，轮型单一，不易修改和增加新轮型。按此方法加工出来的车轮精度不高，电触点仿形装置经常发生故障，可靠性不强。其中采用的微型开关构成的触指灵敏性差需要经常维修。随着我国铁路事业的发展，火车提速的需要，对车轮轮型和精度都有了更高的要求。如机车轮型，原来只有摩耗型一种JM和标准型（JB）或叫锥形，而近年来推广使用的有三种摩耗型JM1，JM2和JM3。只有通过数控改造才能更好地满足生产建设的需要。 数控改造方案： 车轮车床的数控改造，主要是将原机床刀架的电触点仿形方式改为数控方式，将机床进给系统的机电配置进行重新设计。该机床为双刀架结构，左右刀架分别加工左右车轮，可以同时加工也可单独加工。因此两个刀架分别采用一套数控系统，每套数控系统控制两个轴X和Z。我们选用两套西门子公司的SINUMERIK 802D数控系统，分别控制左右刀架的X轴、Z轴，两轴联动进行插补，纵横向的进给运动分别由西门子的1FK6型交流伺服电机驱动，通过滚珠丝杠传动，驱动装置用西门子的SIMODRIVE 611UE双轴模块，伺服电机上带有内置编码器，数控系统与伺服电机构成位置半闭环控制。X和Z轴上分别设有硬限位和参考点、急停限位组合开关。整个电气控制原理框图如下： 机床坐标系的设定 数控机床加工零件时必须首先确定机床坐标系，本机床中，X坐标与其它机床一样，不作任何变动，即X轴的正方向为刀具横向离开工件的方向。而Z坐标不同，因为机床有左右刀架之分，Z轴的正方向为左右刀架相反，左刀架为刀具向床头箱的方向，右刀架为刀具向尾座的方向，这样，在本机床上左右刀架才可以用同一程序格式，完成左右车轮轮缘踏面形状的加工。机床坐标系的设定如下图所示： 加工过程与程序的编制思路 加工过程： 本机床采用两把机夹刀，加工内侧面的为副刀，加工轮缘踏面的为主刀。在加工之前，左右刀架都必须先进行对刀，以确定加工轮对的起始点。本机床采用的是手动对刀，方法是将刀架开到轮对的内侧面，用副刀靠近内侧面A点，以刚刮下铁屑为好。这时在事先选好的程序下采用自动方式运行程序即可。根据计算刀架会按程序自动运行到轮型加工的起始点Q，这时主刀按照轮形坐标编制的程序开始加工踏面，当到达轮缘的顶点C时，要进行快速换刀，换成副刀接着加工轮缘和内侧面。下面以右刀架为例画一示意图说明。 编程思路 同一规格的轮缘踏面宽度不尽相同，它有一随机公差值K，K值的设定也必须根据不同的轮缘规格而设置。例如：LM型K值的变化范围是0--7，当轮宽为135时，K=0；当轮宽为142时，K=7。这样，随不同轮对宽度变化的差值在自动加工时计入踏面外形的1：8直线段处。Q点在Z方向的坐标值已由程序根据对刀点计算好，用户不必考虑，而Q点在X方向的坐标值与其参考点R3（参见程序举例）的值密切相关。也可以说轮对加工后的直径值准不准，取决于R3值的调整和确定。值得注意的是，左右刀架的程序是通用的，但因参考点的限位开关位置不可能完全一致，R3的值也常常不同，需分别调整。一旦调好后就不用动了。操作者在操作前，首先要测量车轮的直径和车轮的宽度，根据机床的切削深度以及表面光洁度等确定加工次数，将车轮加工后所要达到的直径值输入到参数R1中，将车轮宽度的值输入到参数R2中。选好程序，对刀后按动NC起动按钮即可。 3．影响轮缘踏面加工的因素： 本机床刀宽为55，由于A点到O点的Z向距离是一定的，车辆轮为70，机车轮为73，以车辆轮为例，刀具实际在Z方向的运行距离是：70+T（刀宽）-R（刀具半径）=70+55-4=121 在正常切削时，Zz值的大小可以改变轮缘根部的肥瘦，Xx的值影响轮缘两侧的过渡，即轮缘顶点C接刀过渡中的平滑性。 程序举例 轮型加工程序有很多种，但只要知道一种编程思路，再根据轮缘踏面的坐标值，就可举一反三，以此类推编制出其它轮型的程序，下面就给出车辆摩耗型（LM）轮缘厚为32mm的零件程序以供参考。 %_N_PF32_MPF ;$PATH=/_N_MPF_DIR ；通过电脑传输程序必须要有的程序头 N30 DIAMOF N40 R3=550 ；R3为X方向参考点数值 N50 R10=R1-117.29 ；R1为轮宽（=135+K=135～142） N60 R11=R10/8 N70 R12=R11+7.52 N80 R13=R2/2 ；R2为要加工的