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摘 要: 敘述了我公司在T40臥式加工中心控制系統(tǒng)改造修復(fù)中遇到和解決的幾個(gè)問(wèn)題,并闡述了控制系統(tǒng)改造應(yīng)注意的幾個(gè)方面,以便用好、維修好、改造好數(shù)控設(shè)備。
關(guān)鍵詞: 加工中心 改造 控制系統(tǒng)
加工中心是集機(jī)、電、液、計(jì)算機(jī)、微電子、通信等于一體的機(jī)床，自動(dòng)化程度高。加工中心機(jī)床造價(jià)較高，占用企業(yè)資金較多，一旦加工中心機(jī)床損壞，不能正常發(fā)揮作用，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，資產(chǎn)浪費(fèi)和損失是巨大的，尤其對(duì)于有些年代久遠(yuǎn)的加工中心機(jī)床，若控制系統(tǒng)損壞，常無(wú)配件可尋，恢復(fù)起來(lái)非常困難，代價(jià)很大，再者，又因電子行業(yè)的高速發(fā)展，控制系統(tǒng)換代很快，因而對(duì)一些老式加工中心控制系統(tǒng)出現(xiàn)較大故障時(shí)，考慮對(duì)其進(jìn)行改造不失為一條既提高控制系統(tǒng)先進(jìn)性保障控制系統(tǒng)功能，又可修復(fù)機(jī)床的良好選擇，是一種性?xún)r(jià)比較高的修復(fù)加工中心機(jī)床的良好方案。下面就我公司對(duì)美國(guó)辛辛那提T40臥式加工中心控制系統(tǒng)改造及修復(fù)的情況做一淺析。
1、做好市場(chǎng)調(diào)查，確定合理的項(xiàng)目改造方案
我公司于1992年花費(fèi)318萬(wàn)元人民幣購(gòu)入美國(guó)辛辛那提公司T40臥式加工中心，但經(jīng)過(guò)2年多的使用后出現(xiàn)故障停止使用,至今放置時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12年之久,在對(duì)原始狀態(tài)誰(shuí)都無(wú)法掌握的情況下,為了能將該設(shè)備恢復(fù)利用，盤(pán)活固定資產(chǎn)，減少不良資產(chǎn)占用，我們于2005年初對(duì)該設(shè)備恢復(fù)進(jìn)行了論證，認(rèn)為原設(shè)備的A950控制系統(tǒng)存在諸多問(wèn)題沒(méi)有再修復(fù)的必要，而應(yīng)對(duì)T40控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,但市場(chǎng)上各類(lèi)系統(tǒng)種類(lèi)繁多,選用那種系統(tǒng)更適合于我們的T40加工中心,因?yàn)閷?duì)這種大型復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電器控制系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要，他對(duì)整個(gè)加工質(zhì)量、效率起到了決定性的作用。因而在對(duì)加工中心設(shè)備控制系統(tǒng)改造中，在以CNC及電氣控制系統(tǒng)各部件的選型中，我們重點(diǎn)考慮它們的可靠性和可維護(hù)性,用更先進(jìn)、更可靠和可維護(hù)的控制系統(tǒng)來(lái)取代A950控制系統(tǒng)，為此我們花費(fèi)了3個(gè)月的時(shí)間，做了嚴(yán)格的市場(chǎng)調(diào)查和方案論證，對(duì)多種控制系統(tǒng)進(jìn)行了篩選，最終選定了西門(mén)子840DI控制系統(tǒng)作為我們改造T40臥式加工中心的控制系統(tǒng)。
2、西門(mén)子840DI控制系統(tǒng)的合理配置
西門(mén)子 840DI控制系統(tǒng)的合理配置即先進(jìn)性對(duì)我們改造T40臥式加工中心具備良好的操作性，該系統(tǒng)的配置為系統(tǒng)主機(jī)為PCU501.2GH/256M，集成MCT2-BOARD、中文顯示、USB接口，配西門(mén)子軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，OPOIO 10.4 TFT彩色液晶顯示器和操作面板,配19＂MCP機(jī)床控制面板,帶主軸和進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān),配兩塊ADI4模塊,每個(gè)模塊可連接4軸控制輸出和4路編碼器(光柵尺)輸入,配MCI插件板。
保留原機(jī)床4臺(tái)1FT5電機(jī)和西門(mén)子6SC6101驅(qū)動(dòng)器，840DI CNC系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器采用模擬接口連接控制。保留原X、Y、Z、B光柵尺，以適應(yīng)840DI系統(tǒng)ADI4反饋接口。
840DI內(nèi)置CPU315-2DP, S7-300PLC,配置 96INPUT/144 OUT點(diǎn),利用PLC代替電路中大量的繼電器和接觸器的控制電路,實(shí)現(xiàn)機(jī)床的所有邏輯順序控制，包括:主軸換檔、油泵、潤(rùn)滑、夾緊、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)、工作臺(tái)交換、冷卻、排屑、控制電源、外部保護(hù)等控制。
西門(mén)子840Di還具備反向間隙補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/span>
3、組織精良合理的項(xiàng)目實(shí)施人員
加工中心機(jī)床是集機(jī)、電、液、計(jì)算機(jī)、通信等一體的機(jī)床，自動(dòng)化程度高，機(jī)電液密切協(xié)調(diào)配合。為此我們專(zhuān)門(mén)成立了有豐富經(jīng)驗(yàn)人員參加的項(xiàng)目修復(fù)實(shí)施小組，由機(jī)械和電器技術(shù)人員與工人共同參與，其中有控制系統(tǒng)改造技術(shù)人員2名，編程技術(shù)人員1名，數(shù)控維修人員3名、操作工人2名，該小組的成立極大地方便了在改造中出現(xiàn)的機(jī)電液等綜合性技術(shù)問(wèn)題的分析解決，有利于在設(shè)備改造修復(fù)中密切配合，協(xié)調(diào)解決綜合性難題，為設(shè)備的成功改造籌備了人員優(yōu)勢(shì)。
4、仔細(xì)檢查伺服電路，保障供電正常
在控制系統(tǒng)改造的實(shí)施過(guò)程中，在更換上西門(mén)子840DI控制系統(tǒng)后,在對(duì)該設(shè)備原始狀態(tài)無(wú)法掌握的情況下,我們特別注意的是此時(shí)決不可急于送電，因?yàn)樵O(shè)備的損壞有許多不明原因的成分包含在里面，此時(shí)送電很容易造成設(shè)備電氣板子及其它元器件的燒毀，為此需要先對(duì)設(shè)備的不同電路控制部分進(jìn)行分路檢查，尤其是伺服電路控制部分。我們先后對(duì)伺服系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，電器保護(hù)系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)，刀庫(kù)系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)進(jìn)行了檢查，在檢查中我們找到了造成該設(shè)備Y軸伺服電機(jī)燒毀以及多路保險(xiǎn)燒斷的原因，并經(jīng)過(guò)認(rèn)真修復(fù)，最后再分路送電，則沒(méi)有再發(fā)生保險(xiǎn)絲燒斷的情況，至此西門(mén)子840DI控制系統(tǒng)通電工作順利完成。
5、做好西門(mén)子840DI系統(tǒng)與原設(shè)備的接口，保障各項(xiàng)功能自如控制
在更換上西門(mén)子840DI控制系統(tǒng)、完成了通電工作后者僅僅是改造的第一步，關(guān)鍵是要使系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)功能自如控制。為能使新的控制系統(tǒng)對(duì)原設(shè)備的各項(xiàng)功能進(jìn)行自如控制，尤其是在保留原機(jī)床4臺(tái)IFT5電機(jī)、保留X、Y、Z、B光柵尺的情況下，做好西門(mén)子840DI控制系統(tǒng)與原設(shè)備的硬件接口相當(dāng)關(guān)鍵，在改造中我們使用西門(mén)子840DI控制系統(tǒng)與西門(mén)子6101驅(qū)動(dòng)器采用模擬接口連接控制，同時(shí)使用西門(mén)子840DI系統(tǒng)，ADI4反饋接口接受光柵尺信號(hào)使之都得到了良好的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于原A950電路中大量的繼電器和接觸器在改造中我們代之以利用PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)床的所有邏輯順序控制任務(wù)，包括刀庫(kù)換刀控制程序、伺服控制程序、四軸連動(dòng)控制程序、檢測(cè)報(bào)警程序、交換工作臺(tái)控制程序等，在改造中都得到了良好的的實(shí)現(xiàn)。
6、液壓伺服系統(tǒng)的修復(fù)
由于該機(jī)床停用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)13年之久，在改造中發(fā)現(xiàn)多處動(dòng)作不準(zhǔn)確，如交換工作臺(tái)回轉(zhuǎn)位置不正確，刀庫(kù)換刀位置不正確，B軸回轉(zhuǎn)誤差較大等情況。經(jīng)過(guò)分析大家一致認(rèn)為加工中心機(jī)床的工作臺(tái)換向和節(jié)流閥調(diào)速是電液比例閥控制的，因而類(lèi)似工作臺(tái)的換向，節(jié)流閥的調(diào)速方面的故障是由以下幾方面引起：首先液壓系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度、平穩(wěn)性，必須滿(mǎn)足上述邏輯控制要求，由于閥或油缸等的動(dòng)作切換，液壓系統(tǒng)的瞬間壓力降是存在的，閥或油缸等的動(dòng)作切換如果壓力降嚴(yán)重，會(huì)造成液壓動(dòng)作與其他順序動(dòng)作失配。其次是由換向回路節(jié)流調(diào)速回路方面的元件磨損，松動(dòng)、臟、堵等故障引起的，再者是由電氣方面的電流、電壓、控制電路方面的故障影響閥的正常工作，造成工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)不正常，自動(dòng)換刀位置不準(zhǔn)確等各項(xiàng)控制不準(zhǔn)。針對(duì)以上分析，我們?cè)谔幚磉@類(lèi)液壓元件故障時(shí)首先查證設(shè)置的運(yùn)行程序，在運(yùn)行程序無(wú)誤后，檢查有關(guān)控制電路、檢查電液比例閥的輸入電壓、電流是否正常，以這樣的順序也可避免盲目拆卸元件造成不必要的元件損壞，然后做進(jìn)一步檢查、檢查液壓控制閥及油缸、清理管路堵塞及油路不暢管接頭的連接密封檢查 。經(jīng)過(guò)以上幾方面的檢查及修復(fù)后，再檢查壓力損失、流量損失，瞬間壓力降都明顯減少，再進(jìn)行動(dòng)作控制，各項(xiàng)控制動(dòng)作準(zhǔn)確，效果良好，達(dá)到了控制要求。
7、改造中的加工中心機(jī)床精度的檢查和恢復(fù)
控制系統(tǒng)更換后機(jī)床能否保證加工產(chǎn)品的尺寸精度是我們?cè)谠摽刂葡到y(tǒng)改造中又需要注意的一個(gè)方面，就我們的T40機(jī)床而言，不僅放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而且期間還經(jīng)歷過(guò)兩次較大的搬遷，從而對(duì)機(jī)床的精度影響較大，為此我們對(duì)機(jī)床主軸精度、坐標(biāo)幾何精度、刀庫(kù)位置、交換工作臺(tái)等各項(xiàng)精度進(jìn)行了重新校正，然而這是精度恢復(fù)工作的第一步，機(jī)床精度的校正并不代表可加工出合格的零件，因?yàn)樵摍C(jī)床有反饋檢測(cè)回路，要對(duì)光柵尺進(jìn)行精度校驗(yàn)，對(duì)檢測(cè)回路進(jìn)行檢查，還應(yīng)在視屏上調(diào)出機(jī)床的靜止誤差、跟蹤誤差，反向間隙值等有關(guān)參數(shù)，通過(guò)電氣控制調(diào)整系統(tǒng)，修改參數(shù)，使電氣傳動(dòng)精度達(dá)到規(guī)定要求。對(duì)此我們進(jìn)行了參數(shù)調(diào)整，降低了傳動(dòng)誤差，確保了機(jī)床的加工精度。
在對(duì) T40臥式加工中心的改造中除以上幾方面外,還對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、電氣保護(hù)系統(tǒng)等也進(jìn)行了逐一排查,也發(fā)現(xiàn)了諸多問(wèn)題,如:夾緊力不夠,油溫過(guò)高、潤(rùn)滑系統(tǒng)油路堵塞，這些因素都是在改造恢復(fù)數(shù)控機(jī)床中應(yīng)注意檢查和修復(fù)的重要方面，在此不做贅述。
以上是我們?cè)趯?duì)T40加工中心改造和實(shí)施中解決的有關(guān)問(wèn)題淺析，在公司領(lǐng)導(dǎo)的支持和關(guān)注下,我們于今年3月份成功地完成了對(duì)T40臥式加工中心控制系統(tǒng)的改造。目前該數(shù)控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，從而使得擺放了12年之久的數(shù)控設(shè)備得以恢復(fù)，為公司挽回了經(jīng)濟(jì)損失,盤(pán)活固定資產(chǎn)，為減少資產(chǎn)損失和浪費(fèi),提高經(jīng)濟(jì)效益做出了貢獻(xiàn)，T40臥式加工中心設(shè)備的改造修復(fù)必將為我公司帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
