一、镗铣床数控设备系统原状

WOTAN rapid2 数控落地镗铣床是1993 年德国消费的，经过二十多年的运用磨损，机械精度严重丧失（如图1）。原数控系统是西门子880 系统，进入老化毛病多发阶段，因西门子系统换代呈现备件购置艰难，必需停止机械大修和数控系统改造来恢复机床的机械精度和控制精度机床存在主要问题如下：该设备W 轴运动时匍匐严重，目前该轴曾经不能继续运用。机床立柱前倾，疑为W 轴气浮板损坏所致，其他轴工作正常。机床在W 轴不参与运动的状况下，能够正常加工，但工件精度因W 前倾而降低。系统采用已淘汰多年的西门子880M 系统，系统毛病后，无配件可换。液压和光滑系统老化，很多油路不通，关键传动位置得不到光滑。

图1 数控镗铣床外观

二、镗铣床数控设备系统改造计划
　　（一）电气局部的改造计划
　　1 系统选型
　　采用西门子公司的SINUMERIK 840D 数控系统对原机床数控系统停止改造晋级。SINUMERIK 840D 的软硬件配置应满足原机床的控制功用：X、Y、Z、B 五轴联动，OP010 机床操作单元，10.4 寸彩色TFT 显现器，19 寸机床控制面板，PCU50，NCU571.5，40G硬盘，零件程序内存为 3MB（如图2）。

图2 840D系统PLC连接图

2 驱动单元
　　采用西门子611D 全数字交流驱动安装，1FK7 交流伺服电机替代原机床直流伺服电机，对伺服系统停止改造晋级；主轴保存原直流主轴电机，采用西门子 6RA70 主轴直流驱动对主轴系统停止改造晋级。
　　（二）机械局部改造计划
　　机械局部的改造也是一项非常重要的改造内容；设备改造以后整个机床设备可以顺利地得以运转，加工精度可以得到进一步的保证。需求对机床的导轨、主轴、刀具、工作台等局部停止细致的计划论证和计划设计；
　　（三）光滑和液压系统改造计划
　　光滑系统的改造计划如下：首先是对原来的导轨光滑管路停止清洗、修理，采用南京贝奇尔集中式定时定量泵改造机床元光滑泵；其次是改造液压箱容积为120 升，清洗液压控制元件及各管路系统的液压控制件；再次是改换老化的管路、高压胶管及接头。
　　针对液压系统的改造计划如下：
　　1. 改换电磁阀；
　　2. 增加单独的油冷温控器；
　　3. 改换气动局部失效的管路；
　　4. 修复各轴防护罩，改换各轴刮刷器；
　　5. 清洗检修机床的液压系统、气动系统、光滑系统，改换老化的油管、油封、及损坏的电磁阀；
　　6. 检修旋转工作台传动链，改换旋转工作台轴承；
　　7. 清洗、检修机床的液压系统、光滑系统、改换老化的油管、油封、及损坏的电磁阀。检修冷却系统；
　　8. 机械部件组装、调整各运动轴之间的位置精度，到达出厂规范；
　　9. 检修气动系统，改换损坏的元器件（包括导轨气浮机构）；
　　10. 清洗疏浚、检修机床光滑油路，保证一切光滑点均能光滑；
　　11. 机床喷漆创新。
　　依据机床修理改造后主要用于加工运用请求，及机床的构造特性，为了保证机床在经过修理改造后可以具有足够的加工才能和精度保证，机床的大修在保定的修理基地停止，对机床的机械局部停止大修，将机床停止合成、检查零部件能否因镗损需求修理、和换件。
三、镗铣床数控设备系统改造过程中遇到的问题及处理措施
　　（一）伺服电机速度不稳
　　在电气局部的改造当中，遇到主要的问题就是伺服电机控制速度不稳定。为处理伺服电机速度不稳定的问题，从伺服控制参数的调整、反应单元的检测和数控指令的给定三个方面停止了剖析研讨。最终经过认真的检修调试，扫除了系统自身指令输出，找到形成伺服电机速度不稳定的缘由是伺服驱动器的控制参数不适宜，分离仿真的的最优波形，最终确立了伺服驱动单元控制的参数，处理了伺服电机速度不稳定问题。接下来，叙说伺服驱动单元参数调整肯定的过程。
　　一个数控伺服系统的参数普通包括机床通用参数、轴相关参数和驱动参数三大局部。一个伺服控制系统性能的优劣需求这些不同功用的参数共同作用，配合默契才干到达最优的控制结果，为得到稳定的伺服电机速度控制性能，依照实践机床设备的特性和仿真的最优波形对数控系统的系统参数、轴相关参数和伺服驱动器参数停止重新调整剖析，最终得到对伺服电机速度稳定控制的最佳性能，是参数调整的最终目的。参数值的调整优化是一种为使整个系统到达最佳工作状态时，实践负载、驱动单元以及伺服电机工作时的最佳配合状态。
　　（二）工作台颤动
　　在对镗铣床机械局部的装置调试过程中，遇到最大的问题就是工作台前后和左右方向上运转的颤动。在扫除了电气局部的毛病后，首先，对整个工作台运动局部停止剖析。一吨重的工作台靠气浮导轨减小台面与底座的摩擦，运用滚珠丝杠作为传动机构。在对工作台运动局部的检修过程中，首先处理丝杠的传动问题，对丝杠的螺距停止了准确的检测，发现传动局部没有毛病，在对工作台气浮局部的检修过程中，发如今工作台运动过程中，有局部导轨与底座导轨有接触摩擦。气浮导轨运动过程中不能完整气体隔层，招致导轨运动时遭到的摩擦力不平均是招致，工作台运动过程中颤动的最终缘由。
　　盘绕处理导轨运动受阻力不均的问题，首先，对整个气压系统的压力停止了检测，检查了每一个关键节点的压力值和空气紧缩机的运转状态，发现压力系统工作正常，最后，在对导轨上气体压力停止检测时，发现整条气浮导轨的压力值不均。所以，肯定工作台运动过程中，颤动的缘由是气浮导轨上压力不均，招致工作台气浮导轨向上浮起的升力缺乏，使工作台导轨与底座导轨不能完整脱离，运动时产生不平均的摩擦力。为处理气浮导轨压力不均的问题，采取对每个气体管道停止疏浚，检修由气源到气浮出口安装之间的系统元件；对失效件予以改换。气浮嘴部的清算，对气浮嘴部逐一合成清算与清洗，对损坏的气浮嘴停止改换，轴传动机构修理调整改换空气滤芯和疏浚每个气浮导轨气眼的办法，处理了气浮压力不均，最终处理了工作台运动时颤动的问题。
　　（三）静压主轴运转不
　　在主轴运转实验中，当主轴在高速状态运转时，运转不稳定。为处理静压主轴运转不稳定的问题，首先对静压主轴的工作原理停止了剖析，主轴旋转时的支撑点是靠平均散布在主轴四周的液压系统。所以，首先对主轴四周的液压停止压力检测。压力检测标明，在低速和中速运转时，主轴四周的液压压力稳定且平均。但是在主轴在高速旋转时，主轴四周的压力检测显现不平均。这是招致静压主轴系统工作不稳定的缘由。为处理这一问题，采取改换一切跟主轴静压系统相关的密封件，对一切参与静压系统工作的电磁阀的动作以及电磁阀停止疏浚。最终，处理了静压主轴高速运转时不稳定的问题。
　　四、镗床数控设备系统改造后的效果
　　由于零件精度的等级以及相应的加工办法，代表着一个设备的加工精度与效率，有着严厉的规范和加工请求。首先得到低精度、中等精度、高精度和特别精细精度的加工办法总结如下表1 所示：

表1 零件精度等级及其相应的加工方法

经过对数控设备系统的改造，使设备不只在加工精度方面都有了较大的进步，而且大大进步了设备的智能化程度，节约了人力成，进步了消费效率。减少了加工工件道工序次数。改造后的设备，镗铣床的毛病率大大降落，停机次数大大减少，维修难度大大降低，从根上处理了设备消费才能低下的问题。新的智能系统和应用软件的应用，编程变得愈加简单，加工复杂零件的功用大大进步，工序大大减少，提升了设备加工复杂工件的才能。为提升设备的消费效率做出了重要奉献。

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