瓦德里希-科寶(waldrich-coburg)導(dǎo)軌磨床的技術(shù)改造

1、瓦德里?？茖殻╓aldrichCoburg）導(dǎo)軌磨床的技術(shù)改造一前言一前言瓦德里?？票?dǎo)軌磨是我公司為了制造數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌能夠全封閉在本公司加工，從舊機(jī)床市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)的科堡公司上個(gè)世紀(jì)70年代的產(chǎn)品，機(jī)械和液壓零部件基本完好可用，經(jīng)維修后還有利用的價(jià)值。在科技高速發(fā)展的今天，用新的電子技術(shù)和控制元件改造老舊機(jī)床，是一種必然的，適用的，經(jīng)濟(jì)的方法。二改造的原則及具體項(xiàng)目二改造的原則及具體項(xiàng)目1.改造的原則和控制方案改造的原則和控制方案（1）應(yīng)

2、保持原機(jī)床的功能和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)；（2）在選用控制設(shè)備時(shí)應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、成熟、功能適中并且大批量生產(chǎn)的元件，以保證今后有持續(xù)的技術(shù)支持和備件供應(yīng)；（3）控制系統(tǒng)方案的確定：在選用控制方法時(shí)，應(yīng)該遵循不能在什么情況下，改造機(jī)床都配上數(shù)控系統(tǒng)。如果配數(shù)控，此臺(tái)機(jī)床由于有周邊、萬(wàn)能雙磨頭和數(shù)控系統(tǒng)的特性，因此必須配上西門(mén)子840DSL數(shù)控系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)全部的功能。由于改造設(shè)計(jì)必須考慮性價(jià)比，此方案從經(jīng)濟(jì)適用方面是不可行的。此臺(tái)磨床改造，操作控制方面要

3、想達(dá)到操作方便，自動(dòng)化和效率高；集參數(shù)、給定量設(shè)定和工作狀態(tài)的時(shí)時(shí)監(jiān)控；多軸控制采用集中控制于一處；控制系統(tǒng)有自診斷和維修信息提示等功能。因此，該機(jī)床控制系統(tǒng)采用了西門(mén)子觸摸屏TP1500、西門(mén)子S7300PLC系列可編程控制器，磨頭進(jìn)給軸控制采用了全數(shù)字化交流伺服控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三相異步交流電動(dòng)機(jī)的伺服控制，驅(qū)動(dòng)裝置采用了時(shí)光科技公司的IMSA系列伺服控制器。由于此臺(tái)機(jī)床是上個(gè)世紀(jì)70年代的產(chǎn)品，機(jī)械上沒(méi)有進(jìn)行凸凹平面磨削的接口裝置

4、，所以此臺(tái)導(dǎo)軌磨床不對(duì)凸凹平面磨削進(jìn)行改造。由于磨頭只有直線運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，確切的是沒(méi)有插補(bǔ)功能的要求，所以控制方案不采用數(shù)控系統(tǒng)，而是才采用了上述控制方案。該機(jī)床的控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示。橫梁三相異步電機(jī)冷卻三相異步電機(jī)周邊磨頭全自動(dòng)內(nèi)裝式砂輪動(dòng)平衡萬(wàn)能磨頭垂直進(jìn)給伺服電機(jī)周邊磨頭垂直進(jìn)給伺服電機(jī)萬(wàn)能周邊磨頭水平進(jìn)給伺服電機(jī)萬(wàn)能周邊磨頭水平進(jìn)給伺服控制器周邊磨頭垂直進(jìn)給伺服控制器萬(wàn)能磨頭垂直進(jìn)給伺服控制器儀儀萬(wàn)能磨頭全自動(dòng)內(nèi)

5、裝式砂輪動(dòng)平衡工作臺(tái)調(diào)速電機(jī)其它工作臺(tái)工作臺(tái)異步電機(jī)冷卻控制橫梁控制TP1500觸摸屏S7300PLC擴(kuò)展裝置S7300PLC控制裝置萬(wàn)能磨頭主軸直流控制器周邊磨頭主軸星角控制周邊磨頭三相異步電機(jī)萬(wàn)能磨頭主軸直流調(diào)速電機(jī)工作臺(tái)控制TTL編碼器2.改造的具體項(xiàng)目改造的具體項(xiàng)目2.1萬(wàn)能磨頭和周邊磨頭萬(wàn)能磨頭和周邊磨頭本機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為萬(wàn)能磨頭的水平方向Y1軸和垂直方向的Z1軸，周邊磨頭的水平方向Y2軸和垂直方向的Z2軸的直線運(yùn)動(dòng)。這四個(gè)運(yùn)

6、動(dòng)方向改造后可以編程加工，以確保原機(jī)床的自動(dòng)加工功能和相關(guān)功能不變，我們采取了以下措施。磨頭在回完參考點(diǎn)后，在手動(dòng)和自動(dòng)方式下通過(guò)移動(dòng)磨頭各軸，各個(gè)軸的實(shí)際位置在觸摸屏上均有顯示；并且在自動(dòng)方式下，需要參加自動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸在S7300PLC里編制固定循環(huán)加工順序程序，而加工工砂輪僅需點(diǎn)位控制能力即可。但是導(dǎo)磨的液壓控制復(fù)雜，其它的輔助動(dòng)作較多，本機(jī)需要控制的電機(jī)就多達(dá)25個(gè)。在數(shù)控機(jī)床的控制中刀具軌跡控制由CNC控制完成，其它輔助控制由PL

7、C完成。在選擇控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)導(dǎo)軌磨床而言，主要注意的應(yīng)有強(qiáng)大的PLC能力，而對(duì)刀具軌跡控制能力在次要地位。對(duì)本機(jī)床而言，我認(rèn)為沒(méi)有必要采用數(shù)控系統(tǒng)，用一臺(tái)中型西門(mén)子S7300PLC就可以完成整機(jī)的所有控制任務(wù)。2.3.2導(dǎo)軌磨床電氣改造特點(diǎn)：導(dǎo)軌磨床電氣改造特點(diǎn)：（1）S7300PLC在世界范圍大量采用，備件采用容易，價(jià)格較低。它代表了當(dāng)今世界控制技術(shù)的主流。（2）S7300PLC性能優(yōu)良這一特點(diǎn)正好符合導(dǎo)軌磨對(duì)PLC要求較高的特點(diǎn)。（

8、3）S7300PLC可以配上西門(mén)子觸摸屏TP1500，根據(jù)控制需要可以任意在觸摸屏上設(shè)定數(shù)據(jù)，并且監(jiān)視工作狀態(tài)，維修自診斷報(bào)警提示，工人操作和維護(hù)十分方便。（4）S7300PLC的CPU選擇CPU3152PNDP型號(hào)。該型號(hào)支持Profi網(wǎng)絡(luò)，可以通過(guò)Profi網(wǎng)絡(luò)與西門(mén)子觸摸屏TP1500通訊，并且通訊兼容、調(diào)試簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。（5）S7300PLC可以配上S7300PLC系列的通訊模塊CP340與國(guó)產(chǎn)時(shí)光科技生產(chǎn)的三相異步伺服控制器

9、通訊兼容，調(diào)試雖然復(fù)雜，但運(yùn)行十分可靠。（6）可選配手持單元，對(duì)導(dǎo)軌磨床這類大型機(jī)床特別方便。2.3.3導(dǎo)軌磨床電氣改造主要進(jìn)行以下工作：導(dǎo)軌磨床電氣改造主要進(jìn)行以下工作：（1）取消原控制電柜，用新型控制柜替代；（2）更換操作站，在操作站上安裝西門(mén)子觸摸屏TP1500，實(shí)現(xiàn)中文顯示界面；（3）增加手持操作單元，方便機(jī)床的操作；（4）磨頭進(jìn)給電機(jī)改為交流異步伺服電機(jī)外，其他電機(jī)用原機(jī)床帶來(lái)的電機(jī)；（5）控制電器件全部更換為當(dāng)今新型電器件；

10、主要控制電器件為上述1.改造的原則和控制方案中提到過(guò)的控制件；在控制件上盡量選用量大面廣的通用元件，不選用特殊元件，以保證今后長(zhǎng)期的備件供應(yīng)。（6）檢修電磁閥和再次使用的舊電機(jī)；（7）電纜全部更換為新型電纜。三三.改造后系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最突出功能特點(diǎn)改造后系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最突出功能特點(diǎn)1.直觀簡(jiǎn)明的自動(dòng)加工模式直觀簡(jiǎn)明的自動(dòng)加工模式在磨頭自動(dòng)加工之前，操作者必須手動(dòng)調(diào)整好工作臺(tái)運(yùn)行速度；在觸摸屏上操作者填好參加循環(huán)的磨頭砂輪每次自動(dòng)運(yùn)行速度、每次磨

11、頭砂輪的移動(dòng)量，加工總長(zhǎng)度等參數(shù)。在集中按鈕站上可以用開(kāi)關(guān)直接選取萬(wàn)能磨頭或周邊磨頭工作循環(huán)，然后按壓自動(dòng)循環(huán)按鈕，就可以進(jìn)入磨削加工循環(huán)，機(jī)床能夠自動(dòng)完成全部磨削循環(huán)加工過(guò)程。操作者可以通過(guò)在集中控制面板上，從幾種磨頭自動(dòng)加工循環(huán)中進(jìn)行選擇，使機(jī)床實(shí)現(xiàn)全部加工工序。操作者不需要學(xué)習(xí)復(fù)雜的數(shù)控編程。2直觀明確的故障診斷直觀明確的故障診斷當(dāng)機(jī)床發(fā)生故障時(shí)在TP1500觸摸屏上不是簡(jiǎn)單的顯示一個(gè)故障好，而是顯示一段完整的故障中文描述，指導(dǎo)維

12、修工進(jìn)行檢修。4結(jié)論結(jié)論綜上所述，對(duì)該機(jī)床機(jī)械部分的改造采用更換部分零件的辦法，不對(duì)原來(lái)磨頭箱體、橫梁、床身等大件進(jìn)行重新加工。這一方法沒(méi)有破壞原設(shè)備的零部件，也不在原設(shè)備上進(jìn)行二次加工，因此安全性較高。即使在改造過(guò)程中發(fā)生技術(shù)問(wèn)題，也可以挽回。對(duì)機(jī)床電氣部分的改造，采用整體更新的辦法。既保留了該機(jī)床原有的功能，又增加了許多方便操作和加工的功能。對(duì)液壓箱部分的改造，采用了局部改造，即采用能夠與S7300PLC和TP1500觸摸屏配套的T