三轴数控钻床的数控系统更新改造刻刀

三轴数控钻床的数控系统更新改造

三轴数控钻床的数控系统更新改造 2011年12月02日 来源： 一、改造前机床状况　　罗马尼亚三轴数控钻床MGX－3CNC是公司1994年从罗马尼亚进口的设备，其数控系统是西门子840C系统，各轴驱动采用611A系列驱动器。该设备进厂放置半年后由我公司自行安装调试，断断续续使用了一段时间，一直未能很好地使用，在进行改造前已停用近1年。　　该设备是为了产品联箱的钻孔工序而引进的，由于该设备的三个钻孔主轴不能适应工件弯曲变形的变化，因此无法保证联箱焊接坡口的深度要求，不能正常投产，需加以改造。　　经过分析认为该机床的机械及液压系统性能完好，改造时只需选用先进的数控系统、增加主轴钻头测量装置、应用PLC编程技术。这样不但可以保持原有机床全部功能，还可以增加加工程序计算机录入功能，解决机床一次完成钻孔和加工盆型口等功能。　　二、机床改造的总体方案　　1．数控系统配置　　原数控系统西门子840C已损坏，同时也没有程序录入功能。为此，改造采用了同档次的日本数控系统FANUC-6ME系统、增加各轴的手动功能，方便了操作者手动找工件样冲眼工作。机床闭环控制轴有X、P、Z、A、C；开环控制轴有Cl及Yl。机床各轴最大行程：X轴龙门移动25m；Y轴闭环主轴横向间距移动690mm；Z轴（1#钻轴）上下移动450mm；A轴（2#钻轴）上下移动450mm；C轴（3#钻轴）上下移动450mm；C1轴卡盘分度头的旋转运动0°~360°；Y 1轴主轴横梁的上下移动2 000mm。　　2．铁屑传送带　　原铁屑带将铁屑直接排在坑道内，铁屑起吊十分不便，于是决定再增加一条上行传送链，将铁屑传送到位于地面上的铁屑箱内。　　3．三个钻孔主轴系统　　三个钻孔主轴S1、S2、S3驱动采用西门子611A驱动器，电机采用西门子交流伺服电机1FT5，三个钻轴可分别控制。　　4．增加过渡卡盘　　根据生产需要在联箱管子的端部约150~200mm的地方进行钻孔，原有卡盘是四爪外卡方式。然而在最靠近卡盘的主轴头上装有检测装置，当在管子的端部钻孔时就会造成卡盘和检测装置相撞。于是，决定采取加装过渡套带标准三爪内卡盘的方式，以避免此事故发生。　　5．钻孔主轴加装测量系统　　对1#、2#、3#主轴头分别加装英国雷尼绍公司的HPMA测量装置，直接测量出主轴头到加工表面的距离、换算出刀具所需补偿的数值并传到数控系统，以控制钻孔深度。测量软件系统具有记忆功能，如操作者发现该工件表面较为平直，测量一次后，可取消测量动作，缩短加工时间；当需要时又可再次测量，测量数据每次只认最新值。　　6．消除中间主轴箱的加工窜动现象　　原机床的中间主轴头是通过油缸夹紧机构抱死在光杠上。实际工作中，由于工件反作用力常常会使中间主轴头窜动，造成钻孔间距的偏差。因此增加机械固定挡板以消除中间主轴头的窜动现象。　　7．增加计算机录入装置　　原系统没有计算机录入功能，每次编程只能在屏幕上直接输入，修改起来十分不便。现增加一套计算机录入装置及相关软件，可以随时在线传输机器参数和在线显示机床PLC工作状态，方便维修及编程操作。　　三、加工程序设计　　1．加工程序采用主程序嵌套调用子程序方案。把机床的各分解动作功能设计成子程序，分别命名：（1）机床龙门移动X轴定义为O8001；（2）机床横梁间距移动Y轴定义为O8002；（3）三个钻头同时钻孔定义为O8010；（4）单钻头钻孔定义为O8101；（5）两个钻头同时钻孔定义为O8123；（6）测量功能定义为O9001。　　2．在主程序O0001（O0002…）中，定义子程序的参数变量。　　3．设计钻孔子程序的流程图。　　4．机床状态监测与报警机床状态监测与报警包括机床运行各参数实时检测、进给　　　　轴的软／硬件限位、急停按钮的检测。一旦发现超程等危险情况立即停止机床运行并报警。　　四、改造效果　　改后经过近3个月的生产使用证明，改造是成功的。此次改造费用约84万元，却盘活了近600万元的固定资产，其经济效益十分显著。

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