DECKEL FP4A-T立式加工中心電氣改造工程
1電氣改造工程執行前的設備狀況該設備是武漢江漢石油儀器儀表廣■于上世紀九十年代初從德國 進口的情密加工機床。為工廠生產服務已近三十年的時間。由于企 業管理完善，設備長時間得到(呆養，設備及附件的整體性能不錯， 完整程度比較高，而且設備機械部分的情度(呆持很好。在這些設備 儀器上仍然可以寄加工出高情度的產品零件。但是設備畢竟時間久 遠，且受到空氣等腐蝕該設備在電氣控制部分上問題較多，有些問 題還很嚴重。比如：精工系統經常不知原因的死機、黑屏。電柜內 的控制器件因老化經常出現故障、機床電纜也老化破損嚴重導致產 生誤動作。由于設備電氣控制部分故障的原因經常導致機床加工中 斷、或產生不合格產品。再音時間久遠，系統的備件供應困難，維 修費用不斷增高。設備經常處于停機待維修狀態。2設備電氣改造的可行性探討及精工系統的選型鑒于該設備機械部分的良好狀態，加工工藝范圍也非常適合工 r生產產品的需求。與其將錢花費在不斷增高的電氣備件維修上， 不如一次性投人將包括精工系統在內的所有電氣部分更換一新，恢 復機床原有的全部功能。考慮到精工系統正常的使用周期一般在十 年左右，在機械部分正常(呆養和使用的情況下，改造后設備在十年 內將不會有大的維修費用支出。在不用投人很多費用進行機械翻新 的前提下，進行或不進行電氣改造的判斷就很容易的被得出了。使用什么品牌的精工系統及其配套產品來替換原有的產品，我 們進行了較長時間的思考。原因有很多方面，首先我們希望使用具 有良好穩定性的名牌進口精工系統，因為硬件的可靠性和穩定性是 第一位的。其次在系統的編程及使用上，要求能與舊的精工系統在 功能上相匹配，如：自動選擇切人、切出封閉輪廓的軌跡編程，擁 有在鉆孔方向自動遞減的深孔鉆削循環，擁有多種組合形狀和加工 順序的陣列孔加工等先進功能。其次要與其他配套產品的配套可靠 性要好，性能發揮充分。如：精工系統同伺服驅動系統及電機、數 控系統同位置測量系統、精工系統與可編程控制器等。最后整體配 套費用也應是被考慮的因素。綜合幾方面的情況，也有對同樣是德 國制造的信任，我們經過不斷對比分析，最終選擇了德國海德漢公 司生產的TNC 320精工系統，該設備海德漢LS137SC直線型光柵尺、 內裝型PLC可編程控制器及ROD700角度編碼器。配套日本安川公 司生產的CIMR-F7M系列的主軸驅動器及電機、安川生產的SGDM 系列進給軸伺服放大器及電機。3電氣改造工程的硬件設計舊主軸的驅動使用的是4KW的雙速控制三相異步電機，用PLC 控制的繼電器邏輯進行電機的正/反轉、平滑啟動、及快慢速控制。 主軸換擋使用三個可正/反向旋轉的直流電機帶動機械撥叉進行齒 輪級的切換。配合主軸電機的雙速控制，可實現機床加工主軸40到 4000轉速范圍內的21級固定轉速變化。操作控制時操作音需在控制 系統上對應輸人21個命令代碼，PLC控制進行電機的速度選擇及相 應檔位的切換動作。由于舊主軸電機故障頻繁，維修費用較高。再音這種輸人21個 命令代碼的操作方式也很繁瑣，不及現在流行的轉速直接輸人方式 先進。改造時我們首先選用了伺服驅動主軸電機代替了舊的三相異 步電機，提高了控制特性。其次由于機械結構不易改動的原因，齒輪切換的驅動方式沒有改變，但由以前的21級齒輪變換減少到3級。 在各級轉速范圍內利用驅動器的變頻調速功能實現無級調速，這樣 由以前的21級速度控制升級到范圍內的全速度控制。最后，為了避 免這種改動造成主軸扭矩的損失，我們在兩個方面采取了相應措施： 經數據測算優化3檔的分級范圍；經數據測算選用更大功率的主軸 電機。（呆證了主軸扭矩輸出在工作范圍內不低于原有的指標。4電氣改造工程的配線施工：首先進行的是舊精工系統及相關部分的拆除、舊伺服系統的拆 除、電機的拆除、控制元器件的拆除、電柜配電盤的清理、機床外 圍電纜電線的拆除等等清理工作。在清理工作的過程中有條件讓我 們進一步分析、理解原機床的設計控制思想，及時修改在設計階段 產生的技術錯誤。在這之后，幵始進行新系統的安裝、電機的安裝、 位置檢測器件的安裝、控制元器件的安裝等工作。在中間不斷有需 要根據現場情況，臨時做工藝技術調整的狀況。最后，進行新系統 各部分的電氣互連。由于電氣改造工程的獨特性，我們的設計資料 不可能像新機床設計那樣出具非常全面的電氣互聯圖，也不可能出 具機床電氣分部份詳細的接線HI。全部電氣HI紙以能滿足現場施工 配線為目的。具體走線等電氣工藝問題需要現場施工人員憑經驗解 決。5電氣改造工程的軟件調試這是整個電氣改造工程最為重要的過程，先前所有的在技術上 的準備，都要在這個階段落到實處。機床參被要進行情調，用以配 合該機床的機械特性，產生最佳的加工效平各種原機床可以實現 的功能都要一一調試出來，PLC程序要進行全面的修改和補充，所 有碰到的技術問題都無法回避，必須依次徹底解決。具體講也可分 為化個階段:(1)將機床調試成為普通銑床…各進給軸應能正常運行，回零、 限位保護都可實現，進給軸在各種速度下運行都應平穩。主軸換擋 功能的實現，正/反轉平穩，主軸動態響應參被要進行優化，進給 軸的優化，主軸的松緊刀控制，液壓系統的起停控制，導軌潤滑的 定時控制等等。(2)在第一步的基礎上進一步將機床調試成為加工中心機床„ 實現主軸的定向功能，實現刀庫旋轉的回零功能、手動旋轉功能、 自動尋刀旋轉功能、換刀機械手地初始化、換刀機械手的手動分解 動作、自動換刀動作的聯動、與刀庫的換刀點調整、等等。(3)將機床調整為全閉環控制。調整機床參被消除運行震動。 調試機床附件、全閉環回轉工作臺。調試機床加工冷卻系統。調試 機床門開關與保護功能。6改造完成的驗收和結果該機床經過電氣改造后，經過多次試驗順利完成了工廠內部的 全部驗收工作，機床全部控制功能都已可靠地實現。試驗結果用事 實證明了最終電氣改造工作驗收合格。現在該機床正在加工車間為 工廠的產品生產可靠的服務著。