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加工中心是集機、電、液、計算機、微電子、通信等于一體的機床，自動化程度高。加工中心機床造價較高，占用企業(yè)資金較多，一旦加工中心機床損壞，不能正常發(fā)揮作用，對企業(yè)來說，資產(chǎn)浪費和損失是巨大的，尤其對于有些年代久遠(yuǎn)的加工中心機床，若控制系統(tǒng)損壞，常無配件可尋，恢復(fù)起來非常困難，代價很大，再者，又因電子行業(yè)的高速發(fā)展，控制系統(tǒng)換代很快，因而對一些老式加工中心控制系統(tǒng)出現(xiàn)較大故障時，考慮對其進行改造不失為一條既提高控制系統(tǒng)先進性保障控制系統(tǒng)功能，又可修復(fù)機床的良好選擇，是一種性價比較高的修復(fù)加工中心機床的良好方案。下面就我公司對美國辛辛那提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、做好市場調(diào)查，確定合理的項目改造方案
我公司于1992年花費318萬元人民幣購入美國辛辛那提公司T40臥式加工中心，但經(jīng)過2年多的使用后出現(xiàn)故障停止使用,至今放置時間長達(dá)12年之久,在對原始狀態(tài)誰都無法掌握的情況下,為了能將該設(shè)備恢復(fù)利用，盤活固定資產(chǎn)，減少不良資產(chǎn)占用，我們于2005年初對該設(shè)備恢復(fù)進行了論證，認(rèn)為原設(shè)備的A950控制系統(tǒng)存在諸多問題沒有再修復(fù)的必要，而應(yīng)對T40控制系統(tǒng)進行改造,但市場上各類系統(tǒng)種類繁多,選用那種系統(tǒng)更適合于我們的T40加工中心,因為對這種大型復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)來說，電器控制系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要，他對整個加工質(zhì)量、效率起到了決定性的作用。因而在對加工中心設(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，我們重點考慮它們的可靠性和可維護性,用更先進、更可靠和可維護的控制系統(tǒng)來取代A950控制系統(tǒng)，為此我們花費了3個月的時間，做了嚴(yán)格的市場調(diào)查和方案論證，對多種控制系統(tǒng)進行了篩選，最終選定了西門子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、西門子840DI控制系統(tǒng)的合理配置
西門子 840DI控制系統(tǒng)的合理配置即先進性對我們改造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)主機為PCU501.2GH/256M，集成MCT2-BOARD、中文顯示、USB接口，配西門子軟盤驅(qū)動器，OPOIO 10.4 TFT彩色液晶顯示器和操作面板,配19＂MCP機床控制面板,帶主軸和進給倍率開關(guān),配兩塊ADI4模塊,每個模塊可連接4軸控制輸出和4路編碼器(光柵尺)輸入,配MCI插件板。
保留原機床4臺1FT5電機和西門子6SC6101驅(qū)動器，840DI CNC系統(tǒng)與驅(qū)動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,利用PLC代替電路中大量的繼電器和接觸器的控制電路,實現(xiàn)機床的所有邏輯順序控制，包括:主軸換檔、油泵、潤滑、夾緊、機械手運動、工作臺交換、冷卻、排屑、控制電源、外部保護等控制。
西門子840Di還具備反向間隙補償、絲杠螺距誤差補償?shù)裙δ堋?/span>
3、組織精良合理的項目實施人員
加工中心機床是集機、電、液、計算機、通信等一體的機床，自動化程度高，機電液密切協(xié)調(diào)配合。為此我們專門成立了有豐富經(jīng)驗人員參加的項目修復(fù)實施小組，由機械和電器技術(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)的機電液等綜合性技術(shù)問題的分析解決，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。
4、仔細(xì)檢查伺服電路，保障供電正常
在控制系統(tǒng)改造的實施過程中，在更換上西門子840DI控制系統(tǒng)后,在對該設(shè)備原始狀態(tài)無法掌握的情況下,我們特別注意的是此時決不可急于送電，因為原設(shè)備的損壞有許多不明原因的成分包含在里面，此時送電很容易造成設(shè)備電氣板子及其它元器件的燒毀，為此需要先對設(shè)備的不同電路控制部分進行分路檢查，尤其是伺服電路控制部分。我們先后對伺服系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，電器保護系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)，刀庫系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)進行了檢查，在檢查中我們找到了造成該設(shè)備Y軸伺服電機燒毀以及多路保險燒斷的原因，并經(jīng)過認(rèn)真修復(fù)，最后再分路送電，則沒有再發(fā)生保險絲燒斷的情況，至此西門子840DI控制系統(tǒng)通電工作順利完成。
5、做好西門子840DI系統(tǒng)與原設(shè)備的接口，保障各項功能自如控制
在更換上西門子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)對各項功能自如控制。為能使新的控制系統(tǒng)對原設(shè)備的各項功能進行自如控制，尤其是在保留原機床4臺IFT5電機、保留X、Y、Z、B光柵尺的情況下，做好西門子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子840DI控制系統(tǒng)與西門子6101驅(qū)動器采用模擬接口連接控制，同時使用西門子840DI系統(tǒng)，ADI4反饋接口接受光柵尺信號使之都得到了良好的實現(xiàn)，對于原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實現(xiàn)機床的所有邏輯順序控制任務(wù)，包括刀庫換刀控制程序、伺服控制程序、四軸連動控制程序、檢測報警程序、交換工作臺控制程序等，在改造中都得到了良好的的實現(xiàn)。
6、液壓伺服系統(tǒng)的修復(fù)
由于該機床停用時間長達(dá)13年之久，在改造中發(fā)現(xiàn)多處動作不準(zhǔn)確，如交換工作臺回轉(zhuǎn)位置不正確，刀庫換刀位置不正確，B軸回轉(zhuǎn)誤差較大等情況。經(jīng)過分析大家一致認(rèn)為加工中心機床的工作臺換向和節(jié)流閥調(diào)速是電液比例閥控制的，因而類似工作臺的換向，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)的運動精度、平穩(wěn)性，必須滿足上述邏輯控制要求，由于閥或油缸等的動作切換，液壓系統(tǒng)的瞬間壓力降是存在的，閥或油缸等的動作切換如果壓力降嚴(yán)重，會造成液壓動作與其他順序動作失配。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、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，造成工作臺運動不正常，自動換刀位置不準(zhǔn)確等各項控制不準(zhǔn)。針對以上分析，我們在處理這類液壓元件故障時首先查證設(shè)置的運行程序，在運行程序無誤后，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，再進行動作控制，各項控制動作準(zhǔn)確，效果良好，達(dá)到了控制要求。
7、改造中的加工中心機床精度的檢查和恢復(fù)
控制系統(tǒng)更換后機床能否保證加工產(chǎn)品的尺寸精度是我們在該控制系統(tǒng)改造中又需要注意的一個方面，就我們的T40機床而言，不僅放置時間過長，而且期間還經(jīng)歷過兩次較大的搬遷，從而對機床的精度影響較大，為此我們對機床主軸精度、坐標(biāo)幾何精度、刀庫位置、交換工作臺等各項精度進行了重新校正，然而這是精度恢復(fù)工作的第一步，機床精度的校正并不代表可加工出合格的零件，因為該機床有反饋檢測回路，要對光柵尺進行精度校驗，對檢測回路進行檢查，還應(yīng)在視屏上調(diào)出機床的靜止誤差、跟蹤誤差，反向間隙值等有關(guān)參數(shù)，通過電氣控制調(diào)整系統(tǒng)，修改參數(shù)，使電氣傳動精度達(dá)到規(guī)定要求。對此我們進行了參數(shù)調(diào)整，降低了傳動誤差，確保了機床的加工精度。
在對 T40臥式加工中心的改造中除以上幾方面外,還對潤滑系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、電氣保護系統(tǒng)等也進行了逐一排查,也發(fā)現(xiàn)了諸多問題,如:夾緊力不夠,油溫過高、潤滑系統(tǒng)油路堵塞，這些因素都是在改造恢復(fù)數(shù)控機床中應(yīng)注意檢查和修復(fù)的重要方面，在此不做贅述。
以上是我們在對T40加工中心改造和實施中解決的有關(guān)問題淺析，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)濟損失,盤活固定資產(chǎn)，為減少資產(chǎn)損失和浪費,提高經(jīng)濟效益做出了貢獻，T40臥式加工中心設(shè)備的改造修復(fù)必將為我公司帶來可觀的經(jīng)濟效益。
