官方微信
但由于平時加工任務(wù)較少，利用率低，設(shè)備長期處于閑置狀態(tài)，造成資源浪費，經(jīng)過現(xiàn)場測繪分析認定，該機床具備改造成數(shù)控立車的條件，為提高設(shè)備利用率，決定利用藍天NC110數(shù)控系統(tǒng)對其進行數(shù)控立車改造，改造后此機床具備電火花磨削功能和車削功能兩種功能，大大提高了機床的加工能力和利用率。
1、 設(shè)備改造方案
該機床屬于雙柱立式結(jié)構(gòu)，各進給軸絲杠皆為滾珠絲杠，適合數(shù)控化改造[4]。其中刀架橫向及縱向進給驅(qū)動電機為5.5KW，并配有海德漢LS176C光柵尺作全閉環(huán)反饋。
機床主軸電機為15KW伺服電機，電火花磨削加工主軸轉(zhuǎn)速較低，最高轉(zhuǎn)速僅為300度/分鐘，主軸箱傳動鏈減速比為：
為了滿足車床加工時主軸扭矩及轉(zhuǎn)速要求，設(shè)備增加了一臺55KW主軸電機和安川G7變頻器，并將車床系統(tǒng)的主軸電機安裝在磨床主軸電機前兩級，傳動比為：
這樣就可使車床主軸轉(zhuǎn)速范圍達到0~50r/min，滿足車床加工要求。
為了使車磨兩套系統(tǒng)主軸傳動鏈相互獨立，互不干擾，在主軸變速箱內(nèi)增加兩套自行設(shè)計并定制的電磁離合器，離合器間通過控制電路相互互鎖，使用不同的控制系統(tǒng)則相對應(yīng)的離合器吸合，同時斷開另一條傳動鏈，保證了兩套系統(tǒng)的獨立性。其傳動箱結(jié)構(gòu)簡圖如圖1 所示。
圖1 主軸箱傳動機構(gòu)簡圖
當切換為磨床加工方式時，電磁離合器1分離，電磁離合器2吸合，使車床主軸電機脫離，不參與傳動。當切換為車床加工方式時，電磁離合器1吸合，電磁離合器2分離，使磨床電機及第一二級傳動鏈脫離，不參與傳動，這樣就可以提高工作效率，減少不必要的齒輪磨損。
電火花磨的磨削液與車床的冷卻液屬不同類型的兩種工作液，特別當磨削液混入雜質(zhì)后，在磨削加工時容易出現(xiàn)打火現(xiàn)象，影響工件表面質(zhì)量。因此增加了一套車床工作液回流系統(tǒng)，保證兩套系統(tǒng)工作液單獨回流，保證了工件的加工質(zhì)量。
機床的冷卻系統(tǒng)是在原電火花磨床的冷卻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計并制造車削冷卻系統(tǒng)，在機床上增加了車削冷卻裝置。使得切削區(qū)溫度降低在200°左右，同時不影響刀具的剛度、強度，不影響刀具的切削功能。該系統(tǒng)具有使用制造方便、制冷效果好、成本低、可靠性高以及便于操作等特點，增加了切削刀具的耐用度[5-6]。
車床數(shù)控系統(tǒng)采用國產(chǎn)藍天NC110數(shù)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計，嵌入式PC機，可跟蹤PC機的技術(shù)發(fā)展，不斷豐富系統(tǒng)的功能，保持系統(tǒng)的高處理速度，NC110數(shù)控系統(tǒng)采用工業(yè)標準的高性能的多能奔騰處理器，該系統(tǒng)以ISA-BUS總線為基礎(chǔ)，PCI局部總線為內(nèi)部總線，運算速度更快，功能更強大， 系統(tǒng)是以4軸為擴展的高檔、高性能、高可靠性的數(shù)控系統(tǒng)、可廣泛應(yīng)用于4-16軸的數(shù)控加工設(shè)備。車床數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
該機床包含兩個進給軸X軸Z軸和一個主軸，采用安川伺服驅(qū)動器60ADA和安川G7變頻器控制，系統(tǒng)通過軸控制卡（ECDA）的D/A輸出接口輸出指令電壓控制各軸運動，并將光柵尺反饋信號連接到軸控制卡的編碼器信號輸入接口，構(gòu)成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。
機床PLC的CPU集成在NC系統(tǒng)中，通過I/O板與外部信號連接。由于機床外圍輸入輸出信號較多，系統(tǒng)共采用了三塊輸入端子板和兩塊輸出端子板，端子板與系統(tǒng)I/O板卡之間采用扁平電纜連接。
PLC的源程序可分為助記符交叉文件、快邏輯、慢邏輯三部分，助記交叉文件是用來說明助記符與其所代表的輸入輸出之間的對應(yīng)關(guān)系，若程序中不使用助記符也可不編寫該文件?？爝壿嫵绦蚨沃邪蓖?、軸使能等指令，在每個PLC軟件循環(huán)周期中，控制機執(zhí)行PLC程序中所有的快邏輯部分。慢邏輯中包含除快邏輯功能外的所有功能，在一個軟件循環(huán)周期內(nèi)控制機只執(zhí)行它能夠執(zhí)行的慢邏輯，其余的將在下一個循環(huán)周期繼續(xù)執(zhí)行。PLC的邏輯執(zhí)行過程如圖3所示。
圖3 PLC邏輯執(zhí)行過程
2、 電火花磨與數(shù)控車床轉(zhuǎn)換步驟
車床控制系統(tǒng)相對于電火花磨是完全獨立的一套控制系統(tǒng)，有獨立的控制柜。車床和電火花磨床公共的輸入輸出信號、編碼器光柵尺反饋及伺服電機動力電纜等都以航空插頭的形式連接在控制柜上，轉(zhuǎn)換時只要插拔相關(guān)插頭即可。
電磁離合器控制電路電源獨立于車床與電火花磨控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換時，先將車床和磨床控制柜斷電，將車磨轉(zhuǎn)換旋鈕轉(zhuǎn)到相應(yīng)側(cè)，使對應(yīng)的電磁離合器吸合。然后將連接機床外部信號的航空插頭插到相應(yīng)插座上，恢復(fù)車床車刀刀架或磨床磨頭及信號線和電極電纜。為了方便安裝，磨頭側(cè)的信號電纜也都做成航空插頭，固定在磨頭接線盒處。
