DKZ6300 立车数控化改造方案研究
2017-5-23 来源： 济南迈特力科技集团有限公司 作者：高玉丹 , 李雅洁 , 胡晓丽
摘 要：针对普通立式车床的不足之处，在保留右刀架机械结构和操作功能不变的基础上 , 对 DKZ6300 立式车床的左刀架进给系统进行了数控化改造。左刀架采用滚珠丝杠、伺服电机和一级齿轮减速，并利用 SINUMERIK 802D 数控系统的半闭环控制实现左刀架的 X 轴和 Z 轴联动控制，机床改造后 , 大大扩大了机床的加工范围，同时提高了生产效率和加工精度。本文简要介绍立式车床的数控化改造过程及 802D 数控系统的安装调试和部分功能说明。
关键词：立车数控化改造；数控系统 802D；直流调速装置 6RA70
1 、改造前机床概况
DKZ6300 为某机械厂上世纪七十年代初期从德国引进的立式超重型车床。该机床承担着重要的任务，但是近几年来，故障频繁不断。该机床原为普通机床，无法完成复杂曲面的加工，刀架垂直和水平快速移动由普通三项交流电机驱动，进刀时通过机械连接，由工作台转动带动各轴同步运动，进刀量与工作台转速成正比，进刀减速箱复杂，档位多，传动间隙大，故障率高。工作台拖动采用了电机扩大机——直流发电机——直流电动机的三联机组方式，造成故障率高，体积大、电耗大、效率低、技术落后。根据实际情况进行了仔细讨论和分析，决定对该机床进行大修改造并增加数控系统。
2 、改造方案及内容
DKZ6300 立车的结构为双柱龙门式，两个刀架附于横梁，工作台由三联机组拖动（55KW）。由于电气元件老化，刀架机械精度下降，决定将其中一个刀架改为数控刀架，工作台拖动电机用直流调速装置控制，重新制作电气控制柜，更换所有元器件。为实现铣削和磨削加工目的，在数控刀架上安装可拆卸的电主轴铣头和磨头，用变频器调速。
经过反复的比较，我们选择了 802D 数控系统。该系统具有免维护，其核心部件 PCU 将 CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体，可靠性高、易于安装等优点，在改造过程中，驱动装置采用西门子系统配套的标准配置，以达到最佳的系统性能，保证机床改造后运行的稳定性和可靠性，且便于日后的维护。原主轴电机为三联机组驱动直流电机，改造后去掉电机扩大机、直流发电机，直流电机直接由西门子 6RA70 直流调速装置驱动，主轴速度给定由数控系统提供，根据主轴编程速度指令 S 由 MCPA 自动转化为模拟电压，由指令 M3、M4 控制主轴旋转方向。
铣头和磨头为新增加的部件，铣头功率为 7.5KW，磨头功率为5.5KW，按传统设计需用两台变频器，成本高，且占用电柜空间大，因铣头和磨头不会同时使用，经过研究比对，西门子 MM440 变频器可通过参数切换控制两台规格参数不同的变频电机，经调试完全能满足技术要求，节约了成本。
3 、调试过程简述
3.1 拓扑驱动器
802D 为简化驱动器调试，专门设计了驱动调试向导，通过调试向导，可轻松实现驱动的调试。
3.2 PLC 模块匹配及使用
PP72/48 上标有“POWER” 和“EXCHANGE” 的两个绿灯亮 – 表示 PP72/48 模块就绪，且有总线数据交换。如无法检测到硬件地址，则可能是接线错误，电源和地没接全，1 如不接 0V，输入点无法检测到，47、48、49、50 如不接 24V，输出无法带动继电器。
PLC 程序需要处理相关轴信号：V380*0001.5（测量系统 1）、
V380*0002.1（伺服使能）、V380*4001.7（脉冲使能），三个轴信号
必须为 1，轴才能运行。
3.3 系统初始化
在 802D 的工具盒中提供了车床、铣床等的初始化文件。初始化的方法是利用工具软件 RCS 802 或 CF 卡将所需的初始化文件传入 802D 系统。从 WINDOWS 的“开始”中找到通讯工具软件 RCS802，启动并建立在线连接；找到初始化文件，在“Control 802D”中选择“Start-up archive (NC/PLC)”，复制并粘贴该文件；NC 断电、上电后初始化文件生效。
3.4 直流调速装置 6RA70 调试
调试前需进行参数的总清（恢复到出厂缺省值），初始化完成后方可进行参数调试。
参数分为设定参数和监控参数，分别实现设备运行功能定义以及运行状态监控。可根据设备调试说明书中的介绍顺序调试。例如：实际速度检测数据设定，使用模拟测速机，P083 = 1 速度实际值由“主实际值”通道 (K0013) 提供，P741=55V 最高转速时的测速机电压。
为了得到更优的运行曲线，达到更好的控制精度，当设备初步调试能够运行后，还需要对各轴进行优化。驱动装置必须在运行状态 o7.0 或 o7.1 ( 停机 !) 拆除给定信号 4-5；分别设置参数 P51=25、P51=26、P51=27，P143=1500，P081=1 优化运行后，设置 P169=0、P170=1、P51=28；按下“P”键，系统处于等待优化状态显示—070；接通 37 号端子，驱动装置运行在 07.0 或 07.1 状态；接通 38 号端子，优化开始，显示 O70—2 3 4，按下“P”键后，如果在 30S 之内不接通 38 号端子，系统报 F052 故障，需重新优化。
4 、结论
数控改造后 DKZ6300 立式车床左刀架的重复定位精度、定位精度、精车外圆精度、端面平行度等机床的技术性能参数均得到了提升。机床改造后，可加工内外球面和各种流线型回转面等，定位精度和加工精度要好于机床改造前，自动化程度大大提高，确保了设备高精度、高性能、高效率地满足各种加工的需要。
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