X6132A型铣床的数控化改造(3)

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第2章 总体改造方案的确定

2.1 X6132A铣床介绍

1、主要参数

表2-1 X6132A型铣床主要参数

型号 工作台面积（毫米） X6132、X6132A（万铣） 32031320 纵向（手动/机动） 700/680 工作台行程（毫米） 横向（手动/机动） 255/240 升降（手动/机动） 320/300 工作台进给级数 18 纵向 23.5-1180 工作台进给范围 横向 23.5-1180 升降 8-394 主轴端面至工作台距离（毫米） 30-350 主轴变速级数 18 主轴变速范围（转/分） 30-1500 主电机功率（千瓦） 5.5 (可选7.5) 机床外形尺寸（长3宽3高）（毫米） 22943177031665 机床质量（千克） 2650 2、X6132A主要性能

X6132A万能铣床是一种卧式万能升降台铣床，该产品操作方便，性能、质量稳定，机床具有操作灵活便，万能性广等特点。 X6132A万能铣床的配置相应附件可以扩大机床的加工范围，可用圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀、端面铣刀及棒状铣刀等来进行平面、斜面、沟槽、切断及成形面的加工，还可以进行钻、镗、插加工。 X6132A万能铣床的装置分度头时，可铣切花键、直齿圆珠、齿轮、伞齿轮和铰刀以及类似零件。当工作台回转一定角度，可铣切螺旋面（如铣头槽、螺旋齿轮等）。采用镗刀杆后亦可对中、小零件进行孔加工。加装立铣头，可用立铣刀进行切削加工（立铣头为特殊附件) 可进一步扩大机床使用范围。

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2.2 X6132A铣床数控化改造的要求和方案确定

1、X6132A铣床数控化改造的要求

1) 能够实现主轴的正反转，实现不同切削速度的主轴变速。 2) 能够实现几根轴的联动，能够加工比较复杂的工件。 3) 进给伺服能够精准的定位和到达，等等。 这些内容都是数控化改造后数控机床需要实现的。

2、X6132A铣床数控化改造的方案

数控机床由机床、数控系统和外围技术三部分组成。普通铣床改造的目的是利用数控系统控制铣床自动完成机械加工任务，提高铣床的加工精度和生产效率。在考虑经济型数控机床改造具体方案时，所遵循的原则是在满足需要的前提下，对原有铣床尽可能减少改动，以降低改成本。改造中需要解决的问题是：将机械传动的进给和手动换刀改造成数控装置控制的自动拉刀装置和自动进给的数控加工铣床。根据X6132A铣床的有关资料，确定总体方案为：

1)选定数控系统和伺服驱动系统

数控系统是机床数控化改造的核心。数控改造的目的是要求机床稳定可靠,运转故障率低。数控系统的选择应依据价格适中,技术先进、服务方便的原则,不应单纯追求高性能指标。可采用进口的数控系统如日本的FANUC系统,德国的西门子系统,国产的主要有华中数控、广州数控等,也可综合机床实际,自行设计研制数控系统,改造成本会更低。伺服驱动系统有闭环、半闭环、开环3种方式。开环系统具有结构简单，系统稳定，调试简单，成本低等优点。但是因为系统对移动部件的误差没有补偿和校正，所以精度比较低，并且随着以后对零件的精密程度要求越来越高，开环系统的精密度可能达不到零件精密度的要求；半闭环系统中闭环回路不包含机械转动环节，所以可以获得稳定的控制度，又因为可用补偿的办法消除机械转动环节的误差，所以可以获得满意的精度，同时反馈过程中不稳定的因素的减少，因此调试方便，稳定好，目前应用比较广泛。闭环系统定位精度高，调速速度快，但该系统受进给丝杆的拉压刚度等非线性的影响，给调试造成很大的困难，如果各种参数匹配不当，将会引起系统震荡，造成不稳定，影响定位精度而且闭环系统复杂和成本高；综合成本和以后发展的需要，决定采

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用半闭环系统。

2)丝杆螺母副的改造

为保证进给伺服系统的传动精度、运转平稳性和机床加工精度,选用摩擦小、精度高、寿命长、低能耗、通用性强、传动效率高的滚珠丝杆螺母副,并应用预紧机构,以提高传动刚度和消除间隙。 3)自动拉刀设计

自动拉刀装置是数控改造的重要内容,通过将原机床的手动换刀替换成拉刀装置来实现换刀铣削,拉刀装置最常见的形式是液压系统控制,由数控系统直接控制,效率高,装刀速度快。 4)主轴的改造

主轴原先由主转动变速箱及主轴部件组成，通过Ⅰ轴，Ⅲ轴的两个三联滑移齿轮及Ⅲ轴上的一个双联滑移齿轮，使得主轴获得18种转速；改造后变成由变频器控制的无级调速系统，通过带传动带动主轴部件转动，必要时可以加装齿轮系统来增加主轴系统的调速范围。同时，加装主轴编码器以获得主轴的速度、位置信号，反馈给数控系统。 5)交流同步伺服电机

将交流同步伺服电机模拟成直流电机控制，利用定子磁场与转子磁场N S磁极相互吸引的特性，因为直流电机定子磁场与转子力矩磁场成垂直，因此在交流伺服电机尾部需要加装编码器，以检测电机转子磁极位置。

6)冷却液

矿物油润滑、防锈 油脂提高润滑性

极压添加剂(硫、磷、氯)提高刀具寿命 乳化剂允许与水混合

pH引发剂提高防锈性能和生物稳定性 杀虫剂控制细菌和霉菌 去泡剂控制泡沫

防氧化剂防止氧化，使有光泽 颜料、香精客户喜好

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第3章 数控系统的确定

3.1 数控系统的选择

1、数控系统的选择

数控机床的价格主要由数控系统来决定，从价格和以后发展的需要以及未来对机床加工出来的零件的精密度要求越来越高的要求我们决定选用德国SIEMENS的SINUMERK 802D数控系统。802D是在机床行业广泛采用的现代标准控制系统，它与SINUMERIK_611数字驱动系统和SIMATIC S7300可编程控制器一起，构成全数字控制系统。SINUMERK 802D是将CNC,PLC,人机界面HMI和通讯集成于面板控制单元PCU的集成性数控系统。它可由PROFIBUS总线连接4个数字进给轴和一个数字/模拟主轴及I/O模块。因此安装简单，布线费用低。控制系统的功能范围理想用于标准化的铣床和铣床，驱动系统的模块化结构为各种应用提供了最大灵活性。

2、卧式铣床进行数控化改造

1)主要是将X轴,Y轴,Z轴进给系统改造为用数控装置控制的、能独立运动的进给伺服系统。

2)刀架改造成为能自动拉刀的换刀装置；由于加工过程中的铣削参数、铣削次序都会按程序自动进行调节和更换。

3)再加上X轴，Y轴和Z向进给联动的功能，数控改装后的铣床就可以加工出形状复杂的零件，并能实现多工序自动铣削。

4)主轴通过无级变速来控制电机的转速，从而获得不同的主轴转速范围，以适应不同的转速要求。

3.2 数控系统介绍

1、SINUMERK 802D数控系统特性如下

? 具有免维护性能同SINUMERIK 802S/C BASE LINE

? 可控制4个进给轴和一个数字轴或模拟轴。通过生产现场总线PROFIBUS

将驱动器，输入输出模块连接起来

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? 模块化的驱动装置SIMODRIVE611UE配套1FK7系列伺服电机，为机床提

供了全数字化的动力。通过视窗化的调试工具软件（SimoCom U），可以便捷地设置驱动参数，并对驱动器的控制参数进行动态优化

? 继承了内置PLC系统，对机床进行逻辑控制。采用标准的PLC的编辑语

言Micro/WIN进行控制逻辑设计。并且随机提供标准的PLC子程序库和示例程序，简化了制造厂设计过程，缩短了设计周期。

2、西门子802D系统连接如图3-1所示

图3-1 西门子802D系统连接图

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