臥式加工中心數控系統的改造
CINCINNATI l 0HC是實(shí)驗室80年代末進(jìn)口的臥式加工中心，原配該公司ACRAMATIC 900MC數控系統，直流伺服驅動(dòng)；其加工范圍X軸1000mm、Y軸1000mm、Z軸800mm，并帶有￠800mm分度工作臺，轉盤(pán)型刀庫的容量為3把刀，屬大中型加工中心。由于進(jìn)口時(shí)間較早，電氣控制單元集成度低，近幾年系統經(jīng)常出現故障，zui終由于缺乏備件，導致中國臺灣車(chē)床機床不能使用。 首先對機床進(jìn)行了全面測試，發(fā)現機床的伺服系統、液壓系統尚可使用，機械部件仍然保持較高的精度，但計算機控制系統及部分接口單元已經(jīng)損壞。在考慮價(jià)格和恢復原有機床的各種控制功能的前提下，決定選配西門(mén)子810M系統實(shí)現四軸控制三軸聯(lián)動(dòng)，保留原有的機械、液壓系統和伺服驅動(dòng)裝置，采用增量式編碼器代替原有的直線(xiàn)感應同步器作為位置反饋元件，采用西門(mén)子內裝PLC控制機床的I／O點(diǎn)，提高中國臺灣加工中心接口的可靠性。
原機床采用感應同步器作為位置反饋元件進(jìn)行閉環(huán)反饋，而西門(mén)子810M系統基本配置只能處理編碼器的反饋信號，需增加轉換模塊才能處理感應同步器的輸出信號?？紤]到轉換模塊價(jià)格較高，而原機床的精度不太高（定位精度為0．02mm），數控系統補償單元有1000個(gè)之多，因此確定，增加脈沖編碼器與伺服電動(dòng)機軸端直接相聯(lián)，實(shí)現位置的半閉環(huán)反饋控制。這樣也可使整個(gè)系統調整容易，運行更加穩定。這里選用雙軸端編碼器實(shí)現與電動(dòng)機軸和測速發(fā)電機相聯(lián)接，分別構成速度及位置反饋。并且，利用數控系統提供的眾多的補償單元，進(jìn)行正、反向絲杠螺距補償和間隙補償，達到原有的機床精度。
采用西門(mén)子內裝PLC完成對機床限位開(kāi)關(guān)、液壓系統、冷卻系統、主軸換刀、刀庫管理、主軸和進(jìn)給倍率以及操作面板等控制操作。原系統的PLC工作電壓為交流110V，而西門(mén)子PLC工作電壓為直流24V，所以需要配置直流繼電器模塊，在交直流隔離的情況下，實(shí)現西門(mén)子PLC與機床原輸人、輸出點(diǎn)的連接。
主軸部分：機床主軸驅動(dòng)只是一個(gè)速度單元，開(kāi)環(huán)控制；主軸的準停由機械裝置和PLC控制?？刂七^(guò)程為：取消CNC加工中心主軸使能、掛空擋、主軸減速至20r／min以下、插定位銷(xiāo)使主軸定位、發(fā)出完成信號。
主軸掛擋過(guò)程為：收到掛擋信號、取消使能、延時(shí)確認主軸停，齒輪搖擺掛擋、發(fā)出完成信號。刀庫管理：主要完成刀庫四零、手動(dòng)、自動(dòng)操作、刀座號自動(dòng)記憶、及其按zui短路徑?jīng)Q定刀具的運動(dòng)方向及旋轉的步數。
自動(dòng)換刀：當系統發(fā)出換刀指令時(shí)，Z軸退到換刀位置，同時(shí)主軸啟動(dòng)定位程序，刀庫啟動(dòng)選刀程序，通過(guò)機械手自動(dòng)換刀，Z軸重回加工位置并啟動(dòng)主軸。
DNC接口程序：數控系統的內存較小，對復雜曲面的數控加工程序只能采用邊加工邊傳程序的方法。這種通訊方法利用循環(huán)緩沖寄存器，由PLC編程實(shí)現。
機床報警文本的建立：對機床的電壓、電流、液壓回路的壓力、液壓油面高度、潤滑狀態(tài)等傳感器進(jìn)行檢測，建立異常情況CNC車(chē)床的報警文本，并在監視器顯示，為操作者提供檢修依據。
改造后的機床經(jīng)激光干涉儀測試補償后，機床的定位精度、重復定位精度達到原有機床的精度；試切標準試件經(jīng)三坐標測量機測量，其直線(xiàn)度、圓度、孔的定位精度均達到原機床試件的加工精度。表明改造方案經(jīng)濟可行，價(jià)值200萬(wàn)元的設備又重新投入使用。目前該機床在本科生教學(xué)和實(shí)驗室生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。