BFT130卧式镗铣床数控系统改造

9"7:+)26：)*+,-./*01(&23；U6FILVGPL3VIFMFOID；JHGFIPJGAOLGH；456JGAOLGHFGSOW?LIQLGBL?DD3AB； +6 D?JK3AIOGGHOIJKA3J?HLIOLGS3OO3AB
& 前言
我公司 !"#$%&卧式镗铣床是八十年代末从 东德购入的一台普通数控机床。有继电器控制和 一个具有定位功能的数控装置及 456 组成的控 制系统。有 四 个 进 给 轴 和 一 个 主 轴，另 加 一 个 机 械 切 换 旋 转 轴，四 个 进 给 轴 由 两 套 可 控 硅 驱 动 装 置切换 驱 动，单 独 一 套 主 轴 驱 动 系 统。 由 于 电 气 控制元件 老 化，整 体 可 靠 性 差，故 障 频 繁，现 在 已 经无 法 正 常 使 用。为 解 决 上 述 问 题，针 对 !"# $%& 卧 式 镗 铣 床 的 结 构 特 点，对 其 进 行 数 控 化 改 造。该机床机械传动采用了定比齿轮箱和滚珠丝 杠，机械精 度 好，传 动 精 度 较 高，能 够 满 足 数 控 改 造的基本要求。
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机床电器 A//#;N
数控·数显———Q9P!N/卧式镗铣床数控系统改造
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位置控制是精确的控制机床运动部件的坐标位 警极限等等。
置，快速而准确的跟踪指令运动。
!"$"A 调试
/?. 548/>+卧式镗铣床 091 控制程序的开发与 编制
本机床采用西门子!@6>++091 逻辑控制 器，原来的机床逻 辑 控 制 由 西 门 子 !@6>++ 可 编 程逻辑控制器所取代。西门子 !@6>++091 有 一条 %0"现场总线与 01$ 连接，通过 %0"总线 与主机进行信息交换。首先在01$:+中对!@6 >++的软件进行硬件组 态 的 设 置。使 !@6>++的 软件在)*+,-数控系统中体现。然后进行 091 的编程。对 091 的编程可分以下几个步骤进行：
最后进入“)527&’* 05P5”，设置各个轴 济效益。
816*)’#*：#K3FQ?QILPIFJL3RIFSI?F3R3H3OM?A?HMF3FSGLOKILIOLGS3OO3AB?APOKIFMFOIDFIHIJO3GAPIF3BAOG3AFO?HH?O3GA QLGJIFF?APOKIPIREBB3ABDIOKGPGS)*+,-./*01(&23FMFOID3AOKIOIJKA3J?HLIOLGS3OO3ABGS!"#$%&KGL3TGAO?H RGL3AB?APD3HH3ABD?JK3AIN
上滑板 " 轴夹紧 镗箱 # 轴夹紧 镗杆 $ 轴夹紧 下滑板% 轴夹紧
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转台! 轴夹紧 上滑板" 轴放松 镗箱 # 轴放松 镗杆 $ 轴放松 下滑板% 轴放松 转台! 轴放松 主程序结束返回
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的，技术是先进的，达到并超过了预期的目标。该 机床的各项 配 置（ 包 括 软 件、硬 件 和 电 气 ）都 达 到 并超过了原有机床性能。国内同等规模的数控卧 式镗铣床，价格都在 A//万人民币左右。该卧式 镗铣床的 改 造 成 功，缓 解 了 我 公 司 零 部 件 加 工 制 造中的紧 张 情 况，已 经 为 我 公 司 创 造 出 很 大 的 经
摘要：本文描述了 )*+,-./*01(&23数控系统在 !"#$%& 卧 式 镗 铣 床 技 术 改 造 中，从 改 造 的 可 行 性 分 析 和 系统选型设计到安装调试的具体过程和实现的方法。
关键词：)*+,-./*01(&23数控系统；交流伺服驱动系统；闭环控制；456 控制软件编程；数控机床技术改造
$ 机床改造可行性分析、选型设计与调试
对机床状况的了解深入与否往往决定一个项 目的成败。可根据被改造机床的结构、性能、运行
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状态、现有 加 工 精 度、特 殊 功 能 等 要 求，结 合 电 缆 长度、电机 扭 矩 及 额 定 转 速、主 轴 功 率、系 统 安 装 空间等细节提出性能价格比最优的选型与配置方 案。该 改 造 项 目 我 们 采 用 西 门 子 新 型 )*+,X -./*01(&23数控系统和)8!%&&可编程控制 器，伺 服 驱 动 系 统 采 用 三 套 ;$$U 交 流 驱 动 及 $"#’交流伺服电机，并与位置检测元件一起构成 全闭环控制系统。对主 轴 的 控 制 采 用 英 国 欧 陆 ’Y& 全 数 字 直 流 调 速 系 统，取 代 原 有 电 器 控 制 元 件，重新配 制 电 气 控 制 柜。!"#$%& 卧 式 镗 铣 床 有一个主轴和四个进给轴，编制新的 456 逻辑控 制程序可 以 实 现 机 床 三 轴 联 动，进 行 三 维 的 立 体 加工。)*+,-./*01(&23数控系统具有%2 插 补、螺旋线 插 补、钻 削 和 铣 削 循 环 加 工、图 形 与 坐 标编程、图 形 仿 真、螺 纹 转 速 进 给 功 能，还 有 刀 具 半径和长 度 补 偿、丝 杠 螺 距 和 齿 轮 间 隙 补 偿 等 功 能。
名称不可重复）；然后进入“275’’*6%8*2&94 控制等；另外还有外围设备的控制功能，如液压、
&2”窗口，这里的参数有四种，分别为：
润滑、进给轴机械夹紧放松、主轴换档等。按照不
:;把几何轴分配到通道；
同 的 功 能 和 调 试 的 实 际 情 况，可 对 数 控 系 统 的 参
<;几何轴的名称；
机床的结构特点，通过 091 编程控制机床，使其 具有如下辅助的 % 代码功能（表/）。
表/ % 代码功能
代码
功能
代码
功能
01$:+—人机控制单元 ;,"*—*轴位控单元 091—程序逻辑控制器 图/ 0’34"5$!6,0现场总线
!"#$%&’"()*+,-数控系统有三种基本工 作方式：;$83（自动）、<3=（手动）和 %,;（手动 数据输入／自动加工）方式。此外还有四种机床功
主轴自动换档
选择主轴第一档
选择主轴第二档
选择主轴第三档
选择主轴第四档
转台定位到 ; 面 转台定位到5面 转台定位到 1 面 转台定位到 ,面
/?* 548/>+卧式镗铣床伺服系统 该机床采用的伺服系统是G//; 交流驱动系
统。数控机床的性能很大程度上取决于伺服驱动 系统以及 位 置 控 制 系 统 的 性 能，如 机 床 的 最 高 运 行速度、跟 踪 精 度、定 位 精 度、重 复 定 位 精 度 等 重 要指标均取决于伺服驱动系统以及位置控制系统 的动态和静态特性。伺服驱动系统是由电机和速 度控制单 元 组 成，它 可 以 任 意 调 节 速 度 并 提 供 切 削过程所需要的转距和功率。位置闭环控制系统 需要位置 反 馈 检 测 元 件，它 是 基 于 反 馈 控 制 原 理 工作的，把反馈信号与输入的指令进行比较，以形 成误差值，并用此误差 值 来 控 制 伺 服 机 构 运 转。
如图/：
DB建立新的 091 程序框图； EB编制新的软件和硬件接口程序； FB编制新的功能块程序。 /?> 零件程序的编制 548/>+卧式镗铣床数控系统的零件加工程 序是国际标准化的"!3 代码编制的，它可以利用 自动编程工具软件的图形编程功能，形成 !"3 代 码的零件加工程序或用手工编程。除了)*+,-数 控系统编 程 手 册 所 描 述 的 功 能 代 码 外，还 针 对 该
!"# 数控电气系统的安装
按照 Q9P!N/卧式镗铣床的电气与数控设计
首先拆除原电气控制系统，安装新的电气控 图纸，完成硬件连接，并将安装有%&)5P&2%RS
制柜及数控系统，将机床上的电气信号元件连接 N//的编程软件的电脑通过 %&’()*+&, 9)
到控制柜，通过加工法兰和连接齿轮安装电机。
S’2数控系统的 +%ANA串口联机，系统可以通
$Z$ 关于)*+,-./*01(&23数控系统的简介
数控·数显———548/>+卧式镗铣床数控系统改造
机床电器 .++:?>
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!"#$%&’"()*+,-数控系统是西门子公司 于.++/年研制的高档数控系统，该系统提供了一 个基于01 的控制概念。它除了高度的软硬件开 放性，还 具 有 以 下 显 著 特 点：1#1 控 制 功 能 与 2%"功能一起都在 01 处理器上运行；)*+,-带 有大量标准化工业01 机接口，用于驱动和"／3 的 0’34"5$!6,0 现 场 总 线，7"#,37! #8 操 作系统，301（用于过程控制的 39&）应用接口和 #1 控制软 件。)*+,-适 用 于 多 种 机 床 的 数 控 系 统技术 改 造，具 有 广 泛 的 应 用 前 景。 其 基 本 结 构