鏜銑床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)改造過程中遇到的問題及解決措施
2017-2-10 來源：廣東省高級技工學(xué)校 作者：薛秋浩
摘 要 數(shù)控鏜銑床的數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)的改造，有利于提高老舊設(shè)備的加工精度，降低設(shè)備的故障率和維修困難等弊端。本文主要對數(shù)控鏜銑床WOTAN rapid2進(jìn)行改造，以及在改造中遇到的問題提出相應(yīng)的措施。結(jié)果表明改造后的鏜銑床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)可以有效地提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞 鏜銑床；數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)改造；數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)
一、鏜銑床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)原狀
WOTAN rapid2 數(shù)控落地鏜銑床是1993 年德國生產(chǎn)的，經(jīng)過二十多年的使用磨損，機(jī)械精度嚴(yán)重喪失（如圖1）。原數(shù)控系統(tǒng)是西門子880 系統(tǒng)，進(jìn)入老化故障多發(fā)階段，因西門子系統(tǒng)換代出現(xiàn)備件購買困難，必須進(jìn)行機(jī)械大修和數(shù)控系統(tǒng)改造來恢復(fù)機(jī)床的機(jī)械精度和控制精度機(jī)床存在主要問題如下：該設(shè)備W 軸運(yùn)動時爬行嚴(yán)重，目前該軸已經(jīng)不能繼續(xù)使用。機(jī)床立柱前傾，疑為W 軸氣浮板損壞所致，其他軸工作正常。機(jī)床在W 軸不參與運(yùn)動的情況下，可以正常加工，但工件精度因W 前傾而降低。系統(tǒng)采用已淘汰多年的西門子880M 系統(tǒng)，系統(tǒng)故障后，無配件可換。液壓和潤滑系統(tǒng)老化，很多油路不通，關(guān)鍵傳動位置得不到潤滑。
圖1 數(shù)控鏜銑床外觀
二、鏜銑床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)改造方案
（一）電氣部分的改造方案
1 系統(tǒng)選型
采用西門子公司的SINUMERIK 840D 數(shù)控系統(tǒng)對原機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行改造升級。SINUMERIK 840D 的軟硬件配置應(yīng)滿足原機(jī)床的控制功能：X、Y、Z、B 五軸聯(lián)動，OP010 機(jī)床操作單元，10.4 寸彩色TFT 顯示器，19 寸機(jī)床控制面板，PCU50，NCU571.5，40G硬盤，零件程序內(nèi)存為 3MB（如圖2）。
圖2 840D系統(tǒng)PLC連接圖
2 驅(qū)動單元
采用西門子611D 全數(shù)字交流驅(qū)動裝置，1FK7 交流伺服電機(jī)代替原機(jī)床直流伺服電機(jī)，對伺服系統(tǒng)進(jìn)行改造升級；主軸保留原直流主軸電機(jī)，采用西門子 6RA70 主軸直流驅(qū)動對主軸系統(tǒng)進(jìn)行改造升級。
（二）機(jī)械部分改造方案
機(jī)械部分的改造也是一項(xiàng)十分重要的改造內(nèi)容；設(shè)施改造以后整個機(jī)床設(shè)備能夠順利地得以運(yùn)行，加工精度能夠得到進(jìn)一步的保證。需要對機(jī)床的導(dǎo)軌、主軸、刀具、工作臺等部分進(jìn)行詳細(xì)的方案論證和方案設(shè)計(jì)；
（三）潤滑和液壓系統(tǒng)改造方案
潤滑系統(tǒng)的改造方案如下：首先是對原來的導(dǎo)軌潤滑管路進(jìn)行清洗、修理，采用南京貝奇爾集中式定時定量泵改造機(jī)床元潤滑泵；其次是改造液壓箱容積為120 升，清洗液壓控制元件及各管路系統(tǒng)的液壓控制件；再次是更換老化的管路、高壓膠管及接頭。
針對液壓系統(tǒng)的改造方案如下：
1. 更換電磁閥；
2. 增加單獨(dú)的油冷溫控器；
3. 更換氣動部分失效的管路；
4. 修復(fù)各軸防護(hù)罩，更換各軸刮刷器；
5. 清洗檢修機(jī)床的液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)，更換老化的油管、油封、及損壞的電磁閥；
6. 檢修旋轉(zhuǎn)工作臺傳動鏈，更換旋轉(zhuǎn)工作臺軸承；
7. 清洗、檢修機(jī)床的液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、更換老化的油管、油封、及損壞的電磁閥。檢修冷卻系統(tǒng)；
8. 機(jī)械部件組裝、調(diào)整各運(yùn)動軸之間的位置精度，達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)；
9. 檢修氣動系統(tǒng)，更換損壞的元器件（包括導(dǎo)軌氣浮機(jī)構(gòu)）；
10. 清洗疏通、檢修機(jī)床潤滑油路，保證所有潤滑點(diǎn)均能潤滑；
11. 機(jī)床噴漆翻新。
根據(jù)機(jī)床修理改造后主要用于加工使用要求，及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了保證機(jī)床在經(jīng)過修理改造后能夠擁有足夠的加工能力和精度保障，機(jī)床的大修在保定的修理基地進(jìn)行，對機(jī)床的機(jī)械部分進(jìn)行大修，將機(jī)床進(jìn)行分解、檢查零部件是否因鏜損需要修理、和換件。
三、鏜銑床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)改造過程中遇到的問題及解決措施
（一）伺服電機(jī)速度不穩(wěn)
在電氣部分的改造當(dāng)中，遇到主要的問題就是伺服電機(jī)控制速度不穩(wěn)定。為解決伺服電機(jī)速度不穩(wěn)定的問題，從伺服控制參數(shù)的調(diào)整、反饋單元的檢測和數(shù)控指令的給定三個方面進(jìn)行了分析研究。最終通過仔細(xì)的檢修調(diào)試，排除了系統(tǒng)本身指令輸出，找到造成伺服電機(jī)速度不穩(wěn)定的原因是伺服驅(qū)動器的控制參數(shù)不合適，結(jié)合仿真的的最優(yōu)波形，最終確立了伺服驅(qū)動單元控制的參數(shù)，解決了伺服電機(jī)速度不穩(wěn)定問題。接下來，敘述伺服驅(qū)動單元參數(shù)調(diào)整確定的過程。
一個數(shù)控伺服系統(tǒng)的參數(shù)一般包括機(jī)床通用參數(shù)、軸相關(guān)參數(shù)和驅(qū)動參數(shù)三大部分。一個伺服控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣需要這些不同功能的參數(shù)共同作用，配合默契才能達(dá)到最優(yōu)的控制結(jié)果，為得到穩(wěn)定的伺服電機(jī)速度控制性能，按照實(shí)際機(jī)床設(shè)備的特性和仿真的最優(yōu)波形對數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)、軸相關(guān)參數(shù)和伺服驅(qū)動器參數(shù)進(jìn)行從新調(diào)整分析，最終得到對伺服電機(jī)速度穩(wěn)定控制的最佳性能，是參數(shù)調(diào)整的最終目的。參數(shù)值的調(diào)整優(yōu)化是一種為使整個系統(tǒng)達(dá)到最佳工作狀態(tài)時，實(shí)際負(fù)載、驅(qū)動單元以及伺服電機(jī)工作時的最佳配合狀態(tài)。
（二）工作臺抖動
在對鏜銑床機(jī)械部分的安裝調(diào)試過程中，遇到最大的問題就是工作臺前后和左右方向上運(yùn)行的抖動。在排除了電氣部分的故障后，首先，對整個工作臺運(yùn)動部分進(jìn)行分析。一噸重的工作臺靠氣浮導(dǎo)軌減小臺面與底座的摩擦，使用滾珠絲杠作為傳動機(jī)構(gòu)。在對工作臺運(yùn)動部分的檢修過程中，首先解決絲杠的傳動問題，對絲杠的螺距進(jìn)行了精確的檢測，發(fā)現(xiàn)傳動部分沒有故障，在對工作臺氣浮部分的檢修過程中，發(fā)現(xiàn)在工作臺運(yùn)動過程中，有部分導(dǎo)軌與底座導(dǎo)軌有接觸摩擦。氣浮導(dǎo)軌運(yùn)動過程中不能完全氣體隔層，導(dǎo)致導(dǎo)軌運(yùn)動時受到的摩擦力不均勻是導(dǎo)致，工作臺運(yùn)動過程中抖動的最終原因。
圍繞解決導(dǎo)軌運(yùn)動受阻力不均的問題，首先，對整個氣壓系統(tǒng)的壓力進(jìn)行了檢測，檢查了每一個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的壓力值和空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)壓力系統(tǒng)工作正常，最后，在對導(dǎo)軌上氣體壓力進(jìn)行檢測時，發(fā)現(xiàn)整條氣浮導(dǎo)軌的壓力值不均。所以，確定工作臺運(yùn)動過程中，抖動的原因是氣浮導(dǎo)軌上壓力不均，導(dǎo)致工作臺氣浮導(dǎo)軌向上浮起的升力不足，使工作臺導(dǎo)軌與底座導(dǎo)軌不能完全脫離，運(yùn)動時產(chǎn)生不均勻的摩擦力。為解決氣浮導(dǎo)軌壓力不均的問題，采取對每個氣體管道進(jìn)行疏通，檢修由氣源到氣浮出口裝置之間的系統(tǒng)元件；對失效件予以更換。氣浮嘴部的清理，對氣浮嘴部逐一分解清理與清洗，對損壞的氣浮嘴進(jìn)行更換，軸傳動機(jī)構(gòu)修理調(diào)整更換空氣濾芯和疏通每個氣浮導(dǎo)軌氣眼的方法，解決了氣浮壓力不均，最終解決了工作臺運(yùn)動時抖動的問題。
（三）靜壓主軸運(yùn)行不
在主軸運(yùn)行試驗(yàn)中，當(dāng)主軸在高速狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)行不穩(wěn)定。為解決靜壓主軸運(yùn)行不穩(wěn)定的問題，首先對靜壓主軸的工作原理進(jìn)行了分析，主軸旋轉(zhuǎn)時的支撐點(diǎn)是靠均勻分布在主軸周圍的液壓系統(tǒng)。所以，首先對主軸周圍的液壓進(jìn)行壓力檢測。壓力檢測表明，在低速和中速運(yùn)行時，主軸周圍的液壓壓力穩(wěn)定且均勻。但是在主軸在高速旋轉(zhuǎn)時，主軸周圍的壓力檢測顯示不均勻。這是導(dǎo)致靜壓主軸系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的原因。為解決這一問題，采取更換所有跟主軸靜壓系統(tǒng)相關(guān)的密封件，對所有參與靜壓系統(tǒng)工作的電磁閥的動作以及電磁閥進(jìn)行疏通。最終，解決了靜壓主軸高速運(yùn)行時不穩(wěn)定的問題。
四、鏜床數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)改造后的效果
由于零件精度的等級以及相應(yīng)的加工方法，代表著一個設(shè)備的加工精度與效率，有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和加工要求。首先得到低精度、中等精度、高精度和特別精密精度的加工方法總結(jié)如下表1 所示：
表1 零件精度等級及其相應(yīng)的加工方法
通過對數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)的改造，使設(shè)備不僅在加工精度方面都有了較大的提高，而且大大提高了設(shè)備的智能化水平，節(jié)約了人力成，提高了生產(chǎn)效率。減少了加工工件道工序次數(shù)。改造后的設(shè)備，鏜銑床的故障率大大下降，停機(jī)次數(shù)大大減少，維修難度大大降低，從根上解決了設(shè)備生產(chǎn)能力低下的問題。新的智能系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的應(yīng)用，編程變得更加簡單，加工復(fù)雜零件的功能大大提高，工序大大減少，提升了設(shè)備加工復(fù)雜工件的能力。為提升設(shè)備的生產(chǎn)效率做出了重要貢獻(xiàn)。
投稿箱：
如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進(jìn)行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進(jìn)行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關(guān)信息
業(yè)界視點(diǎn)
| 更多
行業(yè)數(shù)據(jù)
| 更多
- 2025年4月 新能源汽車銷量情況
- 2025年4月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 軸承出口情況
- 2025年4月 分地區(qū)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年1月 新能源汽車銷量情況
- 2024年12月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 軸承出口情況
- 2024年12月 分地區(qū)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
博文選萃
| 更多
- 機(jī)械加工過程圖示
- 判斷一臺加工中心精度的幾種辦法
- 中走絲線切割機(jī)床的發(fā)展趨勢
- 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床何去何從？
- 中國的技術(shù)工人都去哪里了？
- 機(jī)械老板做了十多年，為何還是小作坊？
- 機(jī)械行業(yè)最新自殺性營銷，害人害己！不倒閉才
- 制造業(yè)大逃亡
- 智能時代，少談點(diǎn)智造，多談點(diǎn)制造
- 現(xiàn)實(shí)面前，國人沉默。制造業(yè)的騰飛，要從機(jī)床
- 一文搞懂?dāng)?shù)控車床加工刀具補(bǔ)償功能
- 車床鉆孔攻螺紋加工方法及工裝設(shè)計(jì)
- 傳統(tǒng)鉆削與螺旋銑孔加工工藝的區(qū)別