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摘要：本文介紹了對德國引進(jìn)的SS-13蠕動磨床的802D數(shù)控化改造的內(nèi)容、過程及遇到的難點。以及批量調(diào)試在實際改造過程中的應(yīng)用。通過實際加工的驗證，改造后的機床在加工精度和效率上有了很大的提高，機床更具可靠性。
一． 機床的背景及工作原理
SS-13緩進(jìn)磨床是上個世紀(jì)九十年代初期，沈陽黎明航空發(fā)動機（集團(tuán)）有限責(zé)任公司從德國引進(jìn)的設(shè)備，原設(shè)備沒有數(shù)控系統(tǒng)，只有OMRON的PLC來進(jìn)行控制，所有對刀，調(diào)試都需要操作者來完成，沒有固定的加工程序，這樣就需要操作者具有很高的調(diào)試機床的技巧，給加工帶來很大的難度。
SS-13緩進(jìn)磨床具有七個軸，分別是三個伺服軸，兩個主軸和兩個輔助軸。在加工時，兩個輔助軸帶修整輪，主軸上的兩個砂輪每磨完一次工件，就需要通過修整輪進(jìn)行修整，然后再進(jìn)行加工。原理圖如下：
一． 改造之前存在的問題
1． 改造之前的機床沒有數(shù)控系統(tǒng)，無法對零件程序進(jìn)行存儲，在更換加工零件后，對機床的首件調(diào)試比較復(fù)雜，效率不高。
2． 機床各個軸沒有反饋系統(tǒng)，加工出的零件精度不高，無法滿足實際生產(chǎn)的需要，并且使機床閑置也是一種浪費。
3． 由于機床購進(jìn)的時間很長，很多電氣元件有不同程度的損壞，給加工帶來很多麻煩，所以將其進(jìn)行改造也是迫在眉睫。
4． 功能有限、性能落后的控制系統(tǒng)，決定了機床不可能有廣泛的加工工藝，這樣使工藝人員的思路受到極大的限制，所以只有通過改造，將原來的控制系統(tǒng)全部淘汰，以新的數(shù)控系統(tǒng)替代舊系統(tǒng)，才能將工藝人員的思路全部發(fā)揮出來。
二． 改造方案
3．1 改造方案
（1）經(jīng)過對機床的性能，價格，可靠等方面因素考慮，決定采用西門子的802D數(shù)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，但其功能卻是比較強大的。
（2）X，Y，V三個直線軸分別換上西門子原裝的伺服模塊和交流伺服電機，采用半閉環(huán)對機床進(jìn)行控制，由于系統(tǒng)可以對各個坐標(biāo)軸進(jìn)行位置補償，所以這里采用半閉環(huán)即可實現(xiàn)機床的精度要求。
（3）主軸驅(qū)動換成歐陸的直流調(diào)速器，可實現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)速精確的控制。
（4）更換所有電氣元件，保證所有元件都是新的，盡量降低機床在加工過程中的故障率。
（5）此機床的潤滑系統(tǒng)很久沒有清洗，使油路堵塞，導(dǎo)致潤滑跟不上，影響機床的加工精度，容易使機床相對運動的部件發(fā)生嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，對機床造成硬件傷害，所以在此次改造中，潤滑也是一大項。
（6）機床外觀破損嚴(yán)重，對其外觀及防護(hù)進(jìn)行修理，使其在加工時，不易發(fā)生漏水現(xiàn)象，保證工作場所的清潔，衛(wèi)生，使操作者在舒適的生產(chǎn)加工環(huán)境中工作。
(7) 工件加工子程序的編制
3．2 西門子802D系統(tǒng)特點
（1） 可以帶4個伺服軸和一個可以控制的主軸，或者3個伺服軸，一個主軸和一個輔助軸；
（2） 256KB的存儲空間，便于程序的存儲；
（3） FRAME功能，可以實現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，變換，比例縮放和鏡象加工；
（4） 程序的預(yù)處理，即在程序沒有執(zhí)行到下一步時，即可對下一步的程序進(jìn)行計算和判斷，檢查其是否超出加工范圍；
（5） 可以連接3個手輪，裝配32把刀；
（6） 可以通過RS232串行接口進(jìn)行通訊，也可以使用PCMCIA卡對程序進(jìn)行存儲；
（7） 系統(tǒng)除了具有以上這些基本功能外，還可以安裝測頭，對工件或?qū)Φ毒哌M(jìn)行測量；基本的輪廓元素能夠快速和方便的建立零件輪廓；系統(tǒng)自帶有加工循環(huán)，在編程時配有相應(yīng)的注解，使編程更方便。
三． 改造內(nèi)容及過程
1． PLC的調(diào)試
將系統(tǒng)各個部件連接完畢后，將電腦和系統(tǒng)連接起來（如系統(tǒng)連接框圖所示），并且進(jìn)入到連接方式，在確定PLC程序沒有錯誤的情況下，用Programing Tool 軟件將程序下載到802D系統(tǒng)中，下載成功后，啟動PLC應(yīng)用程序即可。
2． 驅(qū)動器的調(diào)試
在確定PLC應(yīng)用程序沒有錯誤的前提下，可以對驅(qū)動器進(jìn)行調(diào)試。
驅(qū)動器上電后，在6111UE的液晶屏幕上顯示：“A1106”，表示驅(qū)動器里沒有數(shù)據(jù)，并且R/F燈和總線模塊上的紅燈都亮，這是正常現(xiàn)象。
將電腦和驅(qū)動器連接，啟動軟件SimoCom U，進(jìn)入聯(lián)機畫面后便可對相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)定，內(nèi)容如下：
（1） 軸的名稱；
（2） 輸入PROFIBUS的總線地址；
（3） 設(shè)定電機的型號；
（4） 設(shè)定電機的測量單元；
（5） 設(shè)定直接測量的系統(tǒng)
（6） 存儲參數(shù)。
（7） 設(shè)置模擬主軸
模擬主軸是由611UE的A進(jìn)給通道攜帶的，在啟動軟件進(jìn)入聯(lián)機方式后，進(jìn)入專家表，配置電機參數(shù)（分別是P890，P922，P1007）。存儲數(shù)據(jù)，重新上電即可。
以上這些參數(shù)配置完畢后，611UE的R/F紅燈就滅了，此時的液晶窗口顯示：“A0831”，表示驅(qū)動器的總線數(shù)據(jù)生效，但是沒有主站，即802D的總線地址沒有設(shè)定。
1． NC的調(diào)試
（1）首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，802D提供了三種初始化的文件，分別是：C軸初始化，銑床初始化，車床初始化。這里要改造的機床具有三個伺服軸，所以選擇銑床初始化文件對NC進(jìn)行初始化的操作。
將工具軟件WinPCIN打開，把系統(tǒng)和軟件的通訊設(shè)置成一樣的，將銑床初始化文件傳入到NC中即可，在此過程中，系統(tǒng)會多次自己啟動，這是正常的。
（2）初始化完畢后，要通過修改參數(shù)來設(shè)置系統(tǒng)的PROFIBUS地址，這里將系統(tǒng)參數(shù)11240設(shè)成3即可。
（3）按照調(diào)試手冊的規(guī)定，將其他必要的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，即完成了對數(shù)控系統(tǒng)的初步調(diào)試。
2． 用激光干涉儀對機床進(jìn)行補償
激光干涉儀是測量機床定位精度的專用工具，其精度最高可達(dá)到百萬分之0.5，通過激光干涉儀，可以將機床的定位誤差測出來，然后通過機床的特定文件將誤差補償給系統(tǒng)，這樣機床的定位誤差就會大大的降低，加工出的零件的精度也會大幅度的提高。其補償方式如下：
（1） 將系統(tǒng)中“數(shù)據(jù)”下的“絲杠誤差補償”文件輸出到計算機；
（2） 將激光干涉儀所測量的誤差添入相應(yīng)的位置；
（3） 將修改后的文件再次傳入系統(tǒng)，將系統(tǒng)從新上電，即可生效。
3． 將數(shù)據(jù)備份，完成調(diào)試。
一． 批量調(diào)試
由于此次改造是兩個同樣的機床，其中的一個改造好后，即可通過批量調(diào)試的方式將另一臺機床進(jìn)行改造。批量調(diào)試的方法相對于重新調(diào)試一臺機床要簡單，所以在調(diào)試大量同型號的機床中，可以大大提高效率，降低調(diào)試人員的強度。
（1） 在批量調(diào)試前，首先要設(shè)定驅(qū)動器611UE的PROFIBUS地址；
（2） 然后將從第一臺中備份下來的“試車數(shù)據(jù)”傳入此臺數(shù)控系統(tǒng)中，在這期間，系統(tǒng)要重新啟動幾次。數(shù)據(jù)傳輸完畢后，此臺機床的調(diào)試就基本完成了；
（3） 為新一臺機床打激光，進(jìn)行絲杠螺距誤差的補償、反向間隙的補償和伺服驅(qū)動器的優(yōu)化。
這樣，新一臺機床的調(diào)試就完成了，方式要比第一臺機床簡單的多。
六． 用戶循環(huán)的編制
原先的機床沒有零件程序，很不利于操作者工作，通過用戶固定循環(huán)的編制，可以極大的降低操作者的工作強度，這樣也可以實現(xiàn)改造數(shù)控機床的目的。
此程序編制的難點在于：每次加工一遍零件后都要對砂輪進(jìn)行一次修整，以保證下次加工零件的尺寸。
解決：只要將工件每次修整的量反映到加工零件這一端，即可解決以上問題
七． 在改造過程中遇到的問題
改造過程中，在向系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的時候，總是出現(xiàn)死機的現(xiàn)象，反復(fù)多次發(fā)現(xiàn)是PROFIBUS的問題，從新插好后，還是不行，于是將總線的每個節(jié)點都重新接一遍，問題解決了。
八． 結(jié)論
改造后，此機床加工了該廠承擔(dān)的法國葉片，工件的精度完全滿足圖紙要求。當(dāng)更換另一種工件后，機床也可調(diào)出相應(yīng)的程序，方便生產(chǎn)。經(jīng)過實際檢驗，機床的改造是成功的。
參考文獻(xiàn)
1． Sinumerik 802D 簡明調(diào)試指南
