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完整操控功能的FB260+TDV140 數控落地銑鏜床改造

訪(fǎng)問(wèn)量:

摘要:根據FB260+TDV140數控銑鏜床的特點(diǎn),重點(diǎn)闡述了改造中實(shí)現手動(dòng)加工、B軸定位、滑枕低頭補償、MP3探針、定期提醒、四種速度點(diǎn)動(dòng)等功能的方法。
 
FB260+TDV140數控銑鏜床原由德國SCHIESS公司與武漢重型機床廠(chǎng)聯(lián)合制造,機床配置回轉工作臺TDV140。主要技術(shù)參數:機床總高12000mm,床身長(cháng)度23000mm,滑枕截面620×740mm,鏜軸直徑Φ260mm,銑軸直徑Φ400mm;X軸行程19900mm,Y軸行程6000mm,鏜軸行程1700mm,滑枕行程1600mm?;剞D臺TDV140臺面規格5000×8000mm,最大承重140t。
該機床原采用SIEMENS 8MC數控系統,直流伺服電機及模擬驅動(dòng)裝置,邏輯控制采用系統內嵌的S5 PLC,具有強大的手動(dòng)加工、安全連鎖和各種輔助功能。因系統機械多項精度超差、主軸靜壓軸承受損、設備老化、故障頻繁,需進(jìn)行系統機電設備改造,針對該機床特點(diǎn),準確診斷機床問(wèn)題所在,量身定制改造方案,設計上結合原機床的操作功能與習慣,操作形式上維持不變以使操作人員易于掌握,以盡快地適應新機床的使用。如何實(shí)現安全可靠、功能完善且操控性強的改造,修正原機床不足,結合新系統的強大功能特點(diǎn)使機床重新煥發(fā)青春活力,高效率低故障運行是面臨的直接問(wèn)題。
因新舊數控系統的差異和改造后設備結構的變化,要達到這個(gè)目的,需采用多種技術(shù)手段,下面就其中幾個(gè)主要方面進(jìn)行闡述,以供同類(lèi)型機床改造參考。
 
1.         手動(dòng)加工等功能按鈕
手動(dòng)加工包括手動(dòng)攻絲、銑銷(xiāo)螺紋、鏜孔及面、線(xiàn)等的加工,主軸及進(jìn)給速度隨意設定,并可根據需要選擇每分鐘進(jìn)給或每轉進(jìn)給模式。同時(shí)也可任意速度主軸、進(jìn)給的點(diǎn)動(dòng)與連動(dòng)功能,使操作更方便靈活。
雖然840D中提供了“手動(dòng)數據”功能可以實(shí)現手動(dòng)加工,但操作不太直觀(guān)且功能不完整。根據操作需求,在新的系統中開(kāi)發(fā)以功能按鈕結合數顯表等實(shí)現手動(dòng)加工的功能,操作上延襲了原8MC系統的方式,使操作人員更易接受和掌握。
設置兩只精密電位器、兩只4位半數顯表連接至模擬量輸入輸出模塊,分別作為主軸和進(jìn)給的速度給定與顯示,通過(guò)PLC程序控制顯示范圍,對于主軸來(lái)說(shuō),不同的檔位對應的速度范圍不一樣。經(jīng)過(guò)程序的精確計算將運算結果給定到數控系統,使實(shí)際運行速度與顯示給定的一致。
主操作箱除OP面板、MCP外設置了功能按鈕,分布在面板下部、箱體側板和MCP自定義按鍵區,其中面板下部區域功能按鈕布置如圖1。由圖可知,左上部分為主軸操作區,具有轉速給定/顯示、電流顯示、換檔、點(diǎn)動(dòng)/連動(dòng)等功能;右上部分為進(jìn)給操作區,具有軸選擇、速度給定/顯示、四種速度點(diǎn)動(dòng)、每分鐘/每轉進(jìn)給切換、點(diǎn)動(dòng)/連動(dòng)等功能。二者結合使用,即可實(shí)現多種手動(dòng)加工功能。
左下部分為附件及刀具操作區,并增加了緊急限位By-Pass按鈕、滑枕低頭補償顯示。中間部分為操作平臺、回轉臺、換刀確認、快停等功能按鈕。右下部為綜合區,有機床啟停、手動(dòng)、液壓站定時(shí)啟動(dòng)、刪除余程、Dry空運行按鈕和按鈕鎖。
箱體側板為輔助功能區,有排屑、冷卻液、照明、操作箱風(fēng)扇按鈕。MCP自定義區有故障復位、報警消音、過(guò)濾網(wǎng)清洗確認、換附件確認、探針復位等按鈕。
這些功能按鈕結合MMC操作,已涵蓋了原機床所有操作功能,并增加了多種人性化、實(shí)用功能,使加工操作更方便快捷。

圖1  主操作箱操作器件布置圖


 
 
2.         機床安全連鎖
該機床結構較復雜、附件較多,機械行程和各軸扭矩較大,液壓系統復雜,因此其安全連鎖也較多,包括上電硬線(xiàn)連鎖、機床啟停連鎖、軸運動(dòng)與液壓潤滑連鎖、油溫控制連鎖、拉刀記憶與連鎖、附件連鎖、工作臺與立柱連鎖、防撞鎖止、操作平臺安全鎖、操作功能互鎖等。其中上電硬線(xiàn)連鎖、操作功能互鎖等原存在不足,要保持其嚴格的安全連鎖且去除缺陷,需完全消化原PLC程序,8MC各接口信號及DB塊各變量含義,然后重新編寫(xiě)新的PLC控制程序。
經(jīng)過(guò)系統改造,機床安全連鎖完善,其中大多數連鎖條件參照原機床定義,并修改完善了諸如防撞鎖止、上電連鎖、操作平臺安全鎖及操作功能互鎖等安全保護功能。
 
3. 兩種方式B軸定位
原機床TDV140旋轉4×90°定位是通過(guò)渦流計實(shí)現的,經(jīng)改造增加HEIDENHAIN  ROD880C圓光柵實(shí)現任意角度定位?,F要求這兩種定位方式均可使用,面臨的問(wèn)題是怎樣實(shí)現兩種定位方式并存且保證定位精度。
選用611U伺服模塊作為B軸驅動(dòng)控制,增加ANA模擬軸模塊連接圓光柵的位置反饋,經(jīng)過(guò)計算通過(guò)ANA的模擬量輸出實(shí)現B軸的數控定位;連接渦流計、渦流變送器及電壓調整板,將渦流計的放大信號與ANA的模擬電壓信號切換給定到611U即可實(shí)現兩種方式的并存,切換開(kāi)關(guān)安裝在控制柜內。
渦流計定位方式:操作方法與原機床一致,當B軸運行至渦流檢測范圍內,即切換B軸給定信號源為渦流計,定位完成后恢復ANA模塊的給定。定位準確性可通過(guò)渦流變送器的指針判斷,根據工件加工的精度要求靈活掌握。渦流計定位只對4×90°有效。
圓光柵定位時(shí),B軸是標準的數控軸,直接通過(guò)編程語(yǔ)句來(lái)實(shí)現任意角度定位。
 
4. 兩種方式滑枕硬件低頭補償
滑枕低頭量是數控銑鏜床的一項重要精度指標,補償手段多種多樣,有機械式補償(如SKODA W系列鏜床)、軟件軸交叉補償、鋼絲繩應力補償、電液比例閥補償等,其中軟件補償不能滿(mǎn)足深孔加工等要求,采用硬件補償是FB260的特性要求。
增加一套電液比例閥控制裝置,通過(guò)PLC讀取滑枕行程,經(jīng)計算后輸出模擬量控制比例閥輸出壓力,可實(shí)現雙向及多點(diǎn)補償,效果較好。
保留原有的一套鋼絲繩應力補償控制裝置,與新的PLC系統連接,對其補償控制單元和各點(diǎn)電位器重新整定,通過(guò)不斷的電壓比較輸出至換向閥控制輸出壓力,可實(shí)現多點(diǎn)補償。因電位器等電子元件受溫度、濕度等外界因素影響,其補償效果有一定的局限性。
對各種附件分別進(jìn)行檢測和補償,實(shí)現多條曲線(xiàn)自動(dòng)補償,從而達到理想的補償效果。
兩種補償方式可通過(guò)安裝在控制柜內的“滑枕低頭補償方式”開(kāi)關(guān)切換選擇其中一種生效,給降低機床故障時(shí)間和設備維護維修帶來(lái)了便利。
 
5. MP3探針
原機床帶有一套英國雷尼紹MP3探針,一直未用。經(jīng)過(guò)這次改造,需將MP3與840D連接并實(shí)現工件測量功能。
MP3探針系統由MP3探針、OMM接收單元、MI4接口單元、電阻板及相應的電纜組成。安裝電池、電纜,檢查、調整各單元設備設置,測試探針信號發(fā)送/接收正常,用西門(mén)子840D探針專(zhuān)用電纜6FX8002-4AA41-1**0通過(guò)NCU電纜分配盒的9/10接口連接探針信號至NCU,硬件連接完成。此時(shí)可通過(guò)PLC接口信號DB10.DBX107.0診斷探針的狀態(tài)。
在MCP上設置一個(gè)“探針復位”按鈕,并相應設置其編程代碼M80,便于操作。
設置機床參數MD18118/18120/18140/18150/18230/18242/18320/19250/28040等,重新分配N(xiāo)CU內存,增大系統用戶(hù)存儲器/變量/緩沖區等配置。編制工件測量探針用全局變量文件并輸入到系統并激活,此時(shí)可在MMC中顯示所有定義的變量。
輸入雷尼紹探針專(zhuān)用子程序庫文件,并將要使用的子程序裝載到NCU內存中,運行L9800對探針系統初始化,設置相應的變量值后即可進(jìn)行探針的校準了。
其校準程序有L9801/L9802/L9803/L9804,分別用建立探針長(cháng)度/球體中心偏離值/球體半徑/球體矢量半徑,校準后的值存放在對應探針的刀具參數和全局變量中。此時(shí)可運行測量子程序進(jìn)行工件測量了。
 
6.定期提醒功能
 定期提醒功能可用于多種場(chǎng)合,根據機床運行時(shí)間的累計確定定期維護提醒的激活,如定期過(guò)濾網(wǎng)清洗、電柜維護等。定期檢查器件、設備定期維護等是人性化設計的一種體現,為用戶(hù)提供了較友好的維護溝通。
 下面是一個(gè)定期提醒功能程序的例子,可直接用于SIEMENS S7 PLC。
     A     M    100.6    ;機床啟動(dòng)完成
     AN    M    101.2
     L     S5T#2H
     SD    T     50
     A     T     50
=     M    101.2
A     M    100.6
      FP    M    101.4
      O
      A     I      6.1
      A     I      6.3
      O     M    101.1
      =     M    101.5
A     M    101.2
      AN    M    101.3
      =     L      0.0
      A(   
      A     L      0.0
      JNB   _001
      L     DB100.DBW  130
      L     1
      -I   
      T     MW    42
      AN    OV
      SAVE 
      CLR  
_001: A     BR
      )    
      JNB   _002
      L     MW    42
      T     DB100.DBW  130
_002:  A     L      0.0
      A(   
      L     MW    42
      L     1
     
      )    
      S     M    101.3
A     I      6.3     ;清洗確認
      A     I      6.1     ;故障確認
      O     M    101.1
      =     L      0.0
      A     L      0.0
      BLD   102
      R     M    101.3
      A     L      0.0
      BLD   102
      =     Q      4.3
      A     L      0.0
      JNB   _003
      L     720
      T     DB100.DBW  130
_003:  A     M    101.3
      =     DB2.DBX  184.5  ;MMC提示信息
A     I      6.1
      =     Q      4.1
 
7.四種速度點(diǎn)動(dòng)
SIEMENS 840D系統提供了進(jìn)給軸/旋轉軸四種固定速度的接口,通過(guò)PLC激活相應的信號,即可實(shí)現四種速度點(diǎn)動(dòng)/連動(dòng)功能。
機床參數:MD12202[0]~[3]分別定義直線(xiàn)軸四種不同的速度,MD12204[0]~[3]分別定義旋轉軸四種不同的速度。如MD12202可分別設置為3/30/600/4000mm/min等。
對應軸接口信號DB31~61.DBX3.2~DBX3.5分別用于激活上面定義的四種固定速度。具體PLC程序這里就不贅述了。

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