數(shù)控機(jī)床改造方案的選擇

鋼鐵俠A · 發(fā)表于 2008-12-23 13:29:13

數(shù)控機(jī)床改造方案的選擇

近年來，隨著國內(nèi)各種類型機(jī)床改造需求的擴(kuò)大，機(jī)床改造已經(jīng)逐漸形成了一個產(chǎn)業(yè)，其中絕大部分是數(shù)控機(jī)床的改造，也有一部分業(yè)務(wù)來自非數(shù)控機(jī)床的升級改造。作為一個穩(wěn)步發(fā)展的專業(yè)公司，我們在運用西門子系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床改造以及為機(jī)床廠提供設(shè)計服務(wù)兩個方面，取得了比較大的成果，已經(jīng)躋身國內(nèi)前列，去年，我們公司獲得了中機(jī)維協(xié)頒布的國家A級維修改造資質(zhì)企業(yè)認(rèn)證證書。

  在改造實踐中，我們始終認(rèn)為一個好的改造方案是改造成功的重要基礎(chǔ)，并在這個環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，保證了改造的成功實施；而且這個環(huán)節(jié)看似簡單，實際包涵了很重要的內(nèi)容，對于自己對系統(tǒng)的了解熟悉、以往維修改造的基礎(chǔ)都有很高的要求。本文將就改造方案的選擇進(jìn)行闡述，分析每一個步驟的具體內(nèi)容，供大家參考。

  一、現(xiàn)代數(shù)控驅(qū)動產(chǎn)品帶來豐富的選擇
  作為西門子數(shù)控產(chǎn)品的核心代理和系統(tǒng)集成商，我們這些年來主要采用西門子產(chǎn)品為廣大用戶提供服務(wù)。西門子產(chǎn)品的更新也在最近幾年出現(xiàn)了新氣象，改變了過去德國電氣產(chǎn)品貴而嬌氣的形象，形成了與日本數(shù)控產(chǎn)品雙雄整天下的局面。

表1 西門子主流數(shù)控系統(tǒng)對照表

802S 802C 802D 810D
CCU1 840D
NCU 571 840D
NCU 572/3 840C
測量回路數(shù) 4 4 5 6 6 31 30
進(jìn)給軸
／主軸 3/1 3/1 4/1 6/1+1 6/6 31/31 30/6
驅(qū)動系統(tǒng) 步進(jìn)驅(qū)動 611A/U 611U 611D 611D 611D 611A/D
線性插補(bǔ)軸 3 3 3 4 4 4/12 5
通道數(shù) 1 1 1 1 2 10 6
PLC最大I/O 64/64 64/64 144/96 768/768 2048/2048 2048/2048 1024/1024
PLC編程 S7-200 S7-200 S7-200 S7-300
CPU 314 S7-300
CPU 315-2DP S7-300
CPU 315-2DP S5 135WB2
中文環(huán)境 YES YES YES YES YES YES NO
龍門同步軸 NO NO NO NO NO YES YES
同時
程序輸入
和執(zhí)行
YES YES YES YES YES YES YES
零件程序區(qū)
基本/最大 0.25M 0.25M 0.25M 0.25/1.5M 0.25/1.5M 2.5M 2.7MB
手持單元 YES YES YES YES YES YES YES
等離子單顯 YES YES YES YES YES YES YES
等離子彩顯 NO NO YES YES YES YES YES
HMI帶硬盤 NO NO NO YES YES YES YES
3.5'軟驅(qū) NO NO NO YES YES YES YES
圖形模擬 NO NO YES YES YES YES YES
屏幕保護(hù)
程序 NO NO NO 自動自動自動自動
數(shù)字化功能 NO NO NO NO NO YES YES
遠(yuǎn)程診斷 NO NO NO YES YES YES YES
極坐標(biāo) NO NO YES YES YES YES YES
性能經(jīng)濟(jì)型經(jīng)濟(jì)型經(jīng)濟(jì)型中檔型中檔型高檔型高檔型
主要適用
機(jī)床類型車/銑車/銑車/銑車/銑/磨銑/磨/沖鏜/銑/磨/沖加工中心

  下面逐一加以剖析

鋼鐵俠A · 發(fā)表于 2008-12-23 13:29:51

1、 SINUMERIK 802S/C系統(tǒng)：
  802S和802C系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置包具備了所有的必要組成單元: NC, PLC, 操作面板, 機(jī)床控制面板, 輸入/輸出單元及系統(tǒng)軟件. 操作編程極其簡便、免維護(hù)、性能價格比高，是專門為低端CNC機(jī)床市場而開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型CNC控制系統(tǒng)。在中國的銷售非常成功。

  802S/C兩個系統(tǒng)具有同樣的顯示器，操作面板，數(shù)控功能，PLC編程方法等，所不同的只是SINUMERIK 802S帶有步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)，控制步進(jìn)電機(jī)，可帶3個步進(jìn)驅(qū)動軸及一個+/- 10V模擬伺服主軸； SINUMERIK 802C帶有伺服驅(qū)動系統(tǒng),它采用傳統(tǒng)的模擬伺服+/- 10V接口,最多可帶3個伺服驅(qū)動軸及一個伺服主軸。最新推出的802Se/Ce , 更是將CPU、輸入輸出點、控制接口等所有部件集成在面板背后，一體化的設(shè)計使得使用維護(hù)更為方便。因此802S和802C系統(tǒng)非常適合于普通機(jī)床、數(shù)顯機(jī)床的數(shù)控化改造以及低檔數(shù)控機(jī)床的數(shù)控配套和改造。我們曾經(jīng)應(yīng)用的場合有數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控磨床、槍鉆機(jī)床、專機(jī)等。

  其中SINUMERIK 802C在車/銑加工應(yīng)用技術(shù)上具有優(yōu)勢，配的是新型的西門子SIMODRIVE 611U，這種系統(tǒng)甚至可以連接3個坐標(biāo)軸的光柵尺，形成閉環(huán)控制，所以我們也曾把它應(yīng)用在座標(biāo)鏜床、坐標(biāo)磨床，性能價格比很高。

  2、SINUMERIK 802D系統(tǒng)：
  西門子公司在新世紀(jì)推出了802D數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于中低檔系統(tǒng)，其特點是：全數(shù)字驅(qū)動，中文系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單 (通過Profibus連接系統(tǒng)面板， I/O模塊和伺服驅(qū)動系統(tǒng)。) 調(diào)試簡單 (通過PCMCIA卡批量調(diào)試)。具有免維護(hù)性能的SINUMERIK 802D 核心部件-控制面板單元（PCU）具有CNC、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能，集成的PC硬件可使用戶非常容易地將控制系統(tǒng)安裝在機(jī)床上。

  SINUMERIK 802D可控制4個數(shù)字進(jìn)給軸和1個主軸。主軸完全通過PCU控制，既有數(shù)字接口，也可通過模擬接口控制。使用Profibus總線可非常簡潔地將伺服和I/O模塊等系統(tǒng)各部件直接相連。模塊化的驅(qū)動裝置SIMODRIVE 611 UE可以根據(jù)數(shù)控車床或數(shù)控銑床的需要配置各種驅(qū)動和電機(jī)，強(qiáng)大的Windows工具可非常輕松地設(shè)置驅(qū)動參數(shù)，位置測量可用電機(jī)端編碼器，也可以選用光柵尺，SINUMERIK 802D具有功能強(qiáng)大的PLC-SIMATIC S7-200，其編程工具可運行在任何PC機(jī)上，其診斷功能也非常完善。梯形圖編程和經(jīng)典的PLC程序舉例可非常方便地應(yīng)用于機(jī)床控制。

  SINUMERIK 802D系統(tǒng)雖屬于低檔系統(tǒng)但是基本上已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控系統(tǒng)，最適合于數(shù)控車床、銑床、磨床和帶小型刀庫的數(shù)控加工中心的配套及改造。

  3、SINUMERIK 840D/810D/840Di系統(tǒng)：
  840D/810D是幾乎同時推出的，具有非常高的系統(tǒng)一致性，
  顯示/操作面板，機(jī)床操作面板
  STEP7-300PLC 輸入/輸出模塊，PLC編程語言
  數(shù)控系統(tǒng)操作，工件程序編程，參數(shù)設(shè)定，診斷等
  伺服驅(qū)動的許多部件

  由于以上的特點，該系列產(chǎn)品在許多企業(yè)應(yīng)用及其廣泛，尤其在汽車，航空，機(jī)械等行業(yè)。采用810D/840D系統(tǒng)，S7300，Profibus，HMI等產(chǎn)品，客戶的利益得到了非常好的維護(hù)：操作的一致性，編程的一致性，備件的一致性，培訓(xùn)，維修方便等，都可顯示中文。

  A、 SINUMERIK 840D，它在復(fù)雜的系統(tǒng)平臺上，通過系統(tǒng)設(shè)定而適于各種控制技術(shù)。840D與SINUMERIK 611D數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)和SIMATIC S7可編程控制器一起，構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng)。

  它適于各種復(fù)雜加工任務(wù)的控制，具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)和控制精度。標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的特征是具有大量的控制功能，如鉆削、車削、銑削、磨削以及特殊控制，這些功能在使用中不會有任何相互影響。

  由于開放的結(jié)構(gòu)，這個完整的系統(tǒng)也適于其它技術(shù)如剪切、沖壓和激光加工等。

  SINUMERIK 840D的突出之處在于其不斷擴(kuò)展的特性。其自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化系統(tǒng)使系統(tǒng)的調(diào)整時間大為縮短。精調(diào)也可按機(jī)床用戶的要求簡單自動地進(jìn)行。遠(yuǎn)程診斷使其故障的分析解決更加方便快捷。

鋼鐵俠A · 發(fā)表于 2008-12-23 13:30:38

SINUMERIK 840D最大限度集成在與SIMODRIVE 611控制模塊相同的50mm寬框架中，將SINUMERIK 840D，SIMODRIVE 611D，加上先進(jìn)的SIMATIC S7系統(tǒng)，即為機(jī)床的自動化提供了全方位的解決方案：全數(shù)字化的系統(tǒng)、革新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、更高的控制品質(zhì)、更高的系統(tǒng)分辨率以及更短的采樣時間，確保了一流的工件質(zhì)量。

  840D采用了當(dāng)今最先進(jìn)的控制概念、適用于鉆削、銑削以及車削和磨削機(jī)床加工的控制。例如，具有數(shù)控系統(tǒng)和SIMODRIVE間數(shù)字通訊的車床可以達(dá)到磨床的加工精度。 SINUMERIK 840D還可以實現(xiàn)許多特殊的NC功能，這在同類系統(tǒng)中是難以看到的。

  B、 SINUMERIK 810D是840D的CNC和驅(qū)動控制集成型，NC CPU和驅(qū)動集成在在一塊板子上，驅(qū)動的功率部分又可提供3個坐標(biāo)和2個坐標(biāo)兩種。簡單來說，也就是SINUMERIK 810D系統(tǒng)沒有驅(qū)動接口，SINUMERIK 810D NC軟件選件的基本包含了840D的全部功能，例如：

  1）同樣的鉆、銑、車等加工循環(huán)；
  2）提前預(yù)測功能，可以在集成控制系統(tǒng)上實現(xiàn)快速控制；
  3）坐標(biāo)變換功能；
  4）固定點停止可以用來卡緊工件或定義簡單參考點；
  5）模擬量控制控制模擬信號輸出；
  6）刀具管理也是另一種功能強(qiáng)大的管理軟件選件；
  7）樣條插補(bǔ)功能(A，B，C樣條)用來產(chǎn)生平滑過渡；
  8）壓縮功能用來壓縮NC記錄；
  9）多項式插補(bǔ)功能可以提高SINUMERIK 810D/810DE運行速度；
  10）溫度補(bǔ)償功能保證您的數(shù)控系統(tǒng)在這種高技術(shù)、高速度運行狀態(tài)下保持正常溫度；

  由此可見SINUMERIK 810D的功能和選件非常強(qiáng)大，并不低于840D，只是它的應(yīng)用場合有其特殊性，合理的利用它內(nèi)部集成的驅(qū)動系統(tǒng)，可以減少成本并且獲得高性能。因而它不僅僅局限于數(shù)控機(jī)床配套，在木加工、石材處理或包裝機(jī)械等行業(yè)也有廣闊的應(yīng)用前景。

  在我們的改造實踐中，近2年來，運用最多的就是SINUMERIK 840D/810D，尤其是810D在強(qiáng)力磨床、外圓磨床、瓦楞輥磨床等機(jī)型應(yīng)用上，頗有心得。

  最近隨著采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)西門子840Di系統(tǒng)的推出，我們又多了一種頗有競爭力的選擇：

  1）全PC集成的SINUMERIK 840Di數(shù)控系統(tǒng)為您提供了一個基于PC的新潮的控制概念。得益于此概念的主要用是那些以某種方式使用了PC的場合或者使用分布式驅(qū)動和I/O的自控方案。應(yīng)用領(lǐng)域包括木制品，玻璃，制陶，包裝，貼片機(jī)，沖壓機(jī)，彎曲機(jī)，以及各種機(jī)床和類似機(jī)床的機(jī)械。除了高度的軟、硬件開放性，SINUMERIK 840Di的顯著特點是，CNC控制控制功能與HMI功能一起都在PC處理器上運行。也就是說，可以省略傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中所需的NC處理單元。這種控制系統(tǒng)包含大量的標(biāo)準(zhǔn)化部件：帶接口卡的工業(yè)PC機(jī)，PROFIBUS-DP，Windows NT操作系統(tǒng)，OPC（用于過程控制的OLE）用接口和NC控制軟件。

  2） SINUMERIK 840Di可提供給您的還很多。特別有利的是其在SINUMERIK家庭中的地位。例如，SINUMERIK 840D與SINUMERIK ８４０Di的NC和PLC功能，操作者功能和機(jī)床數(shù)據(jù)是兼容的。相應(yīng)的NC程序和PLC程序在這兩個系統(tǒng)上都可運行。而且由于系統(tǒng)高度開放，軟件應(yīng)用可同樣適用于兩個系統(tǒng)。SINUMERIK 840Di是SIMATIC和SIMODRIVE自動化控制環(huán)境的一部分。

  3）利用PROFIBUS-DP實現(xiàn)分布式配置。如今系統(tǒng)朝著分布式方向發(fā)展的趨勢是十分明顯的。而SINUMERIK 840Di的另一個重要特點就是帶有位置控制的PROFIBUS-DP。這是一種用于驅(qū)動和I/O的統(tǒng)一的現(xiàn)場總線。它允許數(shù)個系統(tǒng)實現(xiàn)分布式配置。

  4） SIMATIC ProTool/Pro配置工具加上附屬的“SINUMERIK ProTool/Pro選件”為您提供了特殊便利。即，用戶可利用其來生成自己專用的用戶界面而不必掌握額外的軟件技能。

  5）全部功能集于同一模塊，實現(xiàn)最佳通訊。MCI板是一塊PCI式的插板。該模塊包含了集成的SIMATIC S7 315-2 DP PLC-CPU及用于MPI(多接口)和PROFIBUS DP接口接和I/O�？蛇B接SIMODRIVE611通用型驅(qū)動裝置。SIMATIC DP ET200模塊則可作為I/O。

  4、SINUMERIK 840C系統(tǒng)：
  SINUMERIK 840C系統(tǒng)一直雄居世界數(shù)控系統(tǒng)水平之首，內(nèi)裝功能強(qiáng)大的PLC 135WB2，可以控制SIMODRIVE 611A/D模擬式或數(shù)字式交流驅(qū)動系統(tǒng)，適合于高復(fù)雜度的數(shù)控機(jī)床。雖然已經(jīng)推出很多年，但依然表現(xiàn)良好，深受用戶歡迎。

  我們的應(yīng)用主要是在復(fù)雜的數(shù)控鏜銑床、加工中心、龍門加工中心、五面體加工中心、高檔磨床。

表2 SINUMERIK 840C功能表

顯示

屏幕顯示
運行狀態(tài)文字顯示
機(jī)床控制面板和帶LED的用戶按鍵
圖形編程(固定循環(huán)參數(shù)編程)
多通道顯示
顯示器暗置
雙溜板顯示
銑削程序模擬
操作

分為5個操作范圍(區(qū)域)
14個軟件按鍵支持的軟件菜單操作
操作面板禁止
操作面板轉(zhuǎn)換
機(jī)床操作面板的鑰匙開關(guān)
不用操作面板和NC全鍵盤操作
內(nèi)裝文本編輯器,可方便地進(jìn)行文字編輯

運行方式

自動
中斷或暫停后繼續(xù)自動運行方式
在自動或調(diào)整方式下存入S.T.M.H參數(shù)
在自動運行方式下,下述操作操作的影響
JOG方式(調(diào)整)
示數(shù)
MDA(手動輸入)
預(yù)置,設(shè)定新的坐標(biāo)參考點
運行方式可通過機(jī)床功能補(bǔ)充
機(jī)床主軸配量

主軸功能軟件包
主軸變換
通道和運行方式組的機(jī)床配置

一個CNC通道
一個運行方式組
通道結(jié)構(gòu):和NC軸或插補(bǔ)軌跡同時異步運行
把插補(bǔ)通道分成運行方式組
熱起動
適應(yīng)于運動過程的機(jī)床配置

直線與圓弧插補(bǔ)
3D插補(bǔ),螺旋線插補(bǔ)
和獨立的進(jìn)給軸同時定位
加權(quán)因子

機(jī)床進(jìn)給軸配置

車、銑加工
輸入系統(tǒng):公制或英制；機(jī)床:公制或英制
公制或英制轉(zhuǎn)換
輸入單位可選
測量系統(tǒng)精度可由適配因子和位置控制精度相適應(yīng)
位置控制精度和輸入單位無關(guān)并可選擇
程序范圍為+/-8位數(shù)取決于輸入單位和位置控制精度,
位置控制輸出：最大+/-10v/2mA
進(jìn)給和快進(jìn)：最小進(jìn)給量mm/分$10X輸入單位
5個測量回路功能用于伺服軸和主軸
15個測量回路功能用于伺服軸和主軸(最大6個主軸)
軸的地址可由機(jī)床數(shù)據(jù)位選擇
軸特殊的采樣時間
軸的特殊精度
根據(jù)程序鑰匙對軸任意編址
軸的跟隨運行
程序試運行,不啟動機(jī)床或僅帶一個軸運行程序
擴(kuò)展地址,例如用Q1$, Q2$, Q3$標(biāo)記輔助軸
無限制轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)軸
雙溜板或雙主軸結(jié)構(gòu)
高精度的旋轉(zhuǎn)軸
軸變換

校正和補(bǔ)償

鋼鐵俠A · 發(fā)表于 2008-12-23 13:31:28

進(jìn)給修調(diào)0%-120%(0%-130%內(nèi)部)
快進(jìn)修調(diào)0%-100%
主軸速度修調(diào)50%-120%(0%-150%內(nèi)部)
每軸可存4個零點偏置
每軸可存4個附加零點偏置
每軸有2個可編程零點偏置
外部附加的零點偏置
刀具補(bǔ)償包括819個刀補(bǔ)段,包括刀具號,刀具類型,幾何長度,磨損情況, 基本尺寸
5軸刀具長度補(bǔ)償(和5軸線性插補(bǔ)相關(guān))
切削半徑/銑削半徑軌跡補(bǔ)償
每個軸的間隙補(bǔ)償
補(bǔ)償

CNC編程

在加工過程中同時編程
在加工過程中可同時進(jìn)行程序和PLC報警文本復(fù)制,刪除和編輯
在程序中加注釋
主程序號4位+進(jìn)制數(shù)
每個程序段,3個M功能
子程序技術(shù)
子程序號4位+進(jìn)制數(shù)
擴(kuò)展地址方式
程序跳轉(zhuǎn)GOTO, CASE, IF THEN ELSE, WHILE
圖形支持的輪廓編程
圖形支持的車削和銑削標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)
圓弧半徑直接編程
靈活的平面選擇
絕對地址與相對地址編程
極坐標(biāo)編程
參數(shù)技術(shù)
坐標(biāo)變換 TRANSMIT用于車床上的車/銑方式變換
PLC編程

STEP 5編程語言,具有豐富的指令庫
編程方式可用AWL,KOP,FUP和GRAPH 5
在CNC和PLC之間寬接口用于數(shù)據(jù)快速交換
所有線性軸路徑鏡象
1024個輸入點
1024個輸出點
128個計時器,時間范圍0.01秒-9990秒
128個計數(shù)器,計數(shù)范圍0-999
1024個標(biāo)志
程序結(jié)構(gòu)
通過PLC給出CNC軸路徑
通過PLC進(jìn)行換刀和刀庫控制
備用刀具
功能塊調(diào)用
PLC中256個定時器256個計數(shù)器

存儲器結(jié)構(gòu)

在硬盤中可存32000個程序(取決于存儲器結(jié)構(gòu))
CNC-用戶存儲器中1MbyteRAM為加工子程序使用
硬盤上5Mbyte中央用戶存儲器
PLC用戶程序存儲器32Kbyte(RAM)
PLC-用戶數(shù)據(jù)存儲器8Kbyte(RAM)
數(shù)據(jù)交換

通用串行接口RS232C(V-24)TTY(20mA),參數(shù)可設(shè)置9600波特
在加工時可同時讀入和輸出程序及PLC報警信息
功能全面的文件管理方式
根據(jù)工件的數(shù)據(jù)處理
用一條指令存入/取出一個工件的所有數(shù)據(jù)和程序
用一條指令存入多個的工件
通過文字提示來設(shè)置接口

安全功能

測量回路,溫度,電池,電壓,存儲器,極限開關(guān),通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行永久性的安全監(jiān)控
接口診斷
存儲所有硬件報警服務(wù)記錄(帶日期和時間)

  5、與數(shù)控系統(tǒng)相配套地西門子先進(jìn)的交流驅(qū)動系統(tǒng)
  SIMODRIVE交流驅(qū)動系統(tǒng)采用了統(tǒng)一的伺服控制技術(shù)，進(jìn)給伺服電機(jī)扭矩從0.33Nm至185Nm,交流主軸電機(jī)從3.7KW-100KW。適應(yīng)不同的驅(qū)動系統(tǒng)解決方案。

  SIMODRIVE611A:模擬式伺服，配合1FT5系列進(jìn)給驅(qū)動電機(jī)(600V)和1PH7主軸電機(jī), 可控制主軸，進(jìn)給軸，及普通異步電機(jī)。

  SIMODRIVE 611D:數(shù)字式伺服，配合1FT6/1FK6系列進(jìn)給驅(qū)動電機(jī)和1PH7主軸電機(jī)，可控制主軸，進(jìn)給軸等。只能配合810D、840D、840C數(shù)控系統(tǒng)。

  SIMODRIVE 611U:可接收模擬信號或數(shù)字信號(Profibus),可以進(jìn)行位置控制，速度控制及轉(zhuǎn)矩控制。配合1FT6，1FK6和1PH7電機(jī)。是理想的驅(qū)動系統(tǒng)解決方案之一。

  二、改造對象的全面調(diào)查：
  1、機(jī)床的來源及改造需求

  1）進(jìn)口數(shù)控機(jī)床：80年代以來我國政府為滿足軍工生產(chǎn)需要，進(jìn)口了大量的數(shù)控機(jī)床，尤其在航空、兵器等行業(yè)，這些機(jī)床基本都是精密高檔設(shè)備，絕大部分是當(dāng)時的所謂部管設(shè)備。這些機(jī)床已經(jīng)到了電氣升級換代的時候，前幾年由于機(jī)械行業(yè)的不景氣，改造工作欠債很多，大部分此類機(jī)床面臨電氣備件的匱乏，甚至已經(jīng)處于停機(jī)狀態(tài)，不改造是沒有出路的。

  2）進(jìn)口二手?jǐn)?shù)控機(jī)床：近年來，這類機(jī)床由于多為企業(yè)考慮生產(chǎn)實際需要，自籌資金進(jìn)口，相對采購成本較低，進(jìn)口量比較大，其中有些機(jī)床進(jìn)口時就考慮了改造的要求，有些則是進(jìn)口后，運行了一段時間候就面臨著改造的需求。

  3）國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床：我國自90年以后生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，大多為中低檔數(shù)控機(jī)床，也同樣面臨電氣系統(tǒng)老化，需要改造，

  4）普通機(jī)床：我國大量的普通機(jī)床應(yīng)用于生產(chǎn)第一線，這幾年，國家加大了對這類機(jī)床的改造力度，國防科工委更是推行了萬臺機(jī)床數(shù)控化計劃，車床、銑床的數(shù)控化改造需求量很大。另外則是有些特殊類型或者大型普通機(jī)床，由于本身特點以及良好的機(jī)械基礎(chǔ)，具有生機(jī)改造的價值。

  上述4大類中，1、2類的改造需求大多是中高檔系統(tǒng)，3、4類則是中低檔數(shù)控系統(tǒng)比較理想的改造對象。

  2、改造對象的現(xiàn)狀調(diào)查

  對于數(shù)控機(jī)床的改造，我們將從以下幾個方面加以詳細(xì)調(diào)查，以制定相應(yīng)的改造方案：

  1）數(shù)控系統(tǒng)的分析：

  數(shù)控機(jī)床改造，首當(dāng)其沖的是系統(tǒng)的改造，根據(jù)我們的調(diào)查，老系統(tǒng)有：
  西門子：SINUMERIK 7，3，8，850/880，810（早期型號）
  發(fā)那科：FANUC 7，6，3

  這兩大品牌的系統(tǒng)占有了目前我國目前老數(shù)控機(jī)床的絕大多數(shù)，目前多數(shù)系統(tǒng)的電氣備件已經(jīng)停止供貨，改造時候基本上不考慮保留老系統(tǒng)，我們采取的方案是根據(jù)機(jī)床的現(xiàn)有控制等級、產(chǎn)品生產(chǎn)要求、企業(yè)資金狀況，選擇相應(yīng)的低、中、高檔系統(tǒng)。

  這些系統(tǒng)大部分帶有老型號的PLC邏輯控制系統(tǒng)，在改造方案的制定中，要考慮新老系統(tǒng)替換時候的差別，對PLC部分輸入輸點的數(shù)量和性質(zhì)作出比較精確的估算。

  2）老主軸伺服系統(tǒng)的價值分析和改造方案

  改造對象的主軸系統(tǒng)有兩大類：直流伺服主軸和交流伺服主軸

  改造方案如下：

  保留驅(qū)動裝置和電機(jī)：老的主軸伺服采用的基本都是+/-10V的模擬信號接口，對于狀態(tài)良好、價值很高的主軸可以采用保留的方案，適用的系統(tǒng)有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。

  只保留直流主軸電機(jī)：有些大型機(jī)床主軸電機(jī)功率相當(dāng)大，價格比較貴、安裝比較麻煩，同時電機(jī)狀況良好，這個時候可以采用保留電機(jī)，改造驅(qū)動系統(tǒng)，采用西門子新的直流伺服控制裝置6RA70替代勞驅(qū)動裝置，適用的系統(tǒng)有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。

  不保留驅(qū)動裝置和電機(jī)：采用西門子新型1PH系列主軸電機(jī)和相應(yīng)的驅(qū)動裝置替代老電機(jī)和驅(qū)動裝置。

  3）老進(jìn)給伺服系統(tǒng)的價值分析和改造方案：

  保留驅(qū)動裝置和電機(jī)：同樣，老的進(jìn)給伺服采用的基本都是+/-10V的模擬信號接口，對于狀態(tài)良好、價值很高的進(jìn)給裝置和電機(jī)可以采用保留的方案，適用的系統(tǒng)有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。

  不保留驅(qū)動裝置和電機(jī)：采用西門子新型1FK6/7 1FT6 1FE1系列進(jìn)給軸電機(jī)和相應(yīng)的驅(qū)動裝置替代老電機(jī)和驅(qū)動裝置。

  4）測量系統(tǒng)系統(tǒng)的價值分析和改造方案：

  旋轉(zhuǎn)變壓器：基本不能保留，可以采用新型旋轉(zhuǎn)編碼器替代

  感應(yīng)同步器/尺：感應(yīng)同步器/尺的情況略為復(fù)雜一些，我們采取的對策是能夠改掉盡量改掉，用新型海德漢光柵尺和圓光柵加以替代。但是在某些場合，如精密轉(zhuǎn)臺，會面臨新的圓光柵安裝不能實施的難題。西門子為此提供了感應(yīng)同步器/尺信號到新系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換裝置，但是這個裝置的價格比較昂貴，非到萬不得已不選用。

  光柵尺：我們接觸的進(jìn)口機(jī)床大部分采用海德漢光柵尺，對于這些老尺子，其中方波信號可適用的新系統(tǒng)有：SINUMERK 802C、840C、電壓信號適用的新系統(tǒng)有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。但是大量的老尺子的信號是電流信號：西門子和海德漢分別提供了電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換裝置，而且價格不太貴。

  5）其他電氣相關(guān)部件

  電氣柜、操作站：很多情況下，用戶會提出電柜改造的問題，對此我們和用戶會做充分的交流，按照電氣控制柜以及柜內(nèi)元器件的狀態(tài)作出合理的選擇。一般來講，進(jìn)口數(shù)控機(jī)床電氣柜以及柜內(nèi)的元器件即便使用了相當(dāng)年限，也要比國產(chǎn)的甚至是合資的元器件狀態(tài)好，所以在改造高檔進(jìn)口數(shù)控機(jī)床一般電氣柜不作大拆大改。

  一些二手機(jī)床的電氣柜狀態(tài)比較差，或者用戶認(rèn)為電氣柜元器件故障率太高都可以采取全套更換的方式，采用RITTAL或者相當(dāng)?shù)膰H名牌還是國產(chǎn)合資品牌，取決于用戶的投入。

  數(shù)控操作站可以是改造給人的第一印象，所以在用戶資金許可的前提下，盡量選用西門子配套的國際名牌，如MECANO等品牌，質(zhì)量和外觀都能與進(jìn)口機(jī)床匹敵。

  電纜：在方案指定初期就按照電氣相應(yīng)方案測定需要的電纜長度，在我們的改造項目中，凡是與數(shù)控驅(qū)動測量系統(tǒng)直接相關(guān)的電纜，我們只選擇原裝電纜，但是大型主軸電機(jī)的電力電纜由于價格過于高昂，而不考慮原裝電纜。

  外圍元器件：除了老化和損壞的外圍元器件，一般我們不建議用戶更換外圍元器件。有個情況除外，少部分機(jī)床采用了交流110V電氣元件，而新系統(tǒng)又無法與之匹配。

  6）原始資料：

  機(jī)床的原始資料是我們了解機(jī)床出廠狀況的最基本資料，其中電氣原理圖、電氣維修手冊、控制程序，都是我們需要仔細(xì)研究的。特別需要注意的是原始資料提供的信息不完全是正確的。國外機(jī)床廠有的提供的是系列型號的通用圖紙，有的時候機(jī)床出廠前的電氣硬件改動沒有在電氣資料上體現(xiàn)，這就要求我們一定要對照機(jī)床實物，把關(guān)鍵環(huán)節(jié)的每個細(xì)節(jié)一一落實，避免犯錯誤。

  7）控制要求和特殊選件

  對于一臺要改造的機(jī)床，控制要求、主軸數(shù)、坐標(biāo)軸數(shù)、測量元件、機(jī)床現(xiàn)狀幾大要素基本可以確定改造可以選擇的系統(tǒng)和相應(yīng)的驅(qū)動和測量系統(tǒng)方案。但是這并不是絕對的，有些特殊類型機(jī)床或者用戶需要的一個特殊功能往往就決定了系統(tǒng)的選擇。比如：

（1）圖形顯示和圖形模擬；
（2）雙/多通道功能，用于雙車、車削中心和其他具有兩個加工單元的機(jī)床
（3）龍門軸功能：龍門式鏜銑床、加工中心，要求兩個龍門軸能夠完全實現(xiàn)同步，只有這個功能才能做到實時監(jiān)控兩個坐標(biāo)的跟隨誤差，實現(xiàn)同步。
（4）配對軸功能：兩個坐標(biāo)可以實現(xiàn)要求不是很高的同步；
（5）激光加工的距離控制；
（6）同步主軸功能：用于車削中心兩個主軸之間的工件交接；
（7）砂輪恒線速控制；
（8）砂輪的在線修整和補(bǔ)償；
（9）斜軸磨床；
（10） DNC功能；
（11）前饋控制；
（12）進(jìn)給軸齒輪插補(bǔ)：用于齒輪加工機(jī)床；
（13）凸輪插補(bǔ)；
（14）鏜床鏜桿低頭補(bǔ)償；
（15）網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程診斷功能；

  用戶提出的特殊功能，系統(tǒng)廠家一般都有相應(yīng)的選件滿足需要，從而也就決定了用戶需要的相應(yīng)檔次的數(shù)控系統(tǒng)及選件，然而一般令用戶比較難受的問題主要是這些選件往往價格很高，同時有的時候由于某個選件只有在高一個檔次的系統(tǒng)上才提供，也使用戶必須選購高一擋的系統(tǒng)，而付出相應(yīng)的代價。

  這個時候，我們作為熟練應(yīng)用系統(tǒng)從事改造的公司，站在用戶立場上，我們一般都會采取這樣的立場：系統(tǒng)選用盡量以夠用為限，能用低檔不用中檔，能用中檔不用高檔，能夠自己開發(fā)的特殊功能盡量自主開發(fā)，一切為用戶考慮。

  近幾年來，我們在數(shù)控瓦楞輥磨床的雙輥特殊加工、數(shù)控強(qiáng)力磨床的修整補(bǔ)償和恒線速度控制、龍門式大型加工中心改造等項目上，投入開發(fā)力量，取得了很好的效果，贏得了用戶的認(rèn)可。

  三、正確的方案是改造成功的一半
  在每一個改造課題被提出來之后，我們的工程人員會對改造的對象進(jìn)行充分深入的調(diào)查研究，為此我們一方面采用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)床狀況調(diào)查表來做機(jī)床的信息的收集，充分利用用戶對機(jī)床熟悉的實際情況；另一方面我們挑選最有經(jīng)驗的人員做好這第一個環(huán)節(jié)的工作，保證方案的合理和準(zhǔn)確。

  良好的開端是成功的一半。這幾年，我們在改造市場闖出了一片天地，我們的經(jīng)驗告訴我們，只有把好這一關(guān)，改造的成功才有保障。

  注：部分系統(tǒng)資料摘自西門子公司相關(guān)文章和網(wǎng)站。

lonaroll · 發(fā)表于 2008-12-23 22:38:17

要是那樣，就不用改造了，進(jìn)口太貴，同時，基本功能大家都差不多。國產(chǎn)的系統(tǒng)現(xiàn)在無論可靠性，還是功能都不差，比如KND、GSK及智輝數(shù)控SYSViV

hida · 發(fā)表于 2011-12-27 14:53:32

樓主能否放點你們改造成功的案例出來show！

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數(shù)控機(jī)床改造方案的選擇

改造還是不用進(jìn)口好