薛福連

（沈陽市遼中縣化工總廠 沈陽110200）

某廠20世紀80年代初引進了一批英國生產的CTC5數(shù)控車床。如今，這些數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)已嚴重老化，故障率很高，因此工廠決定對其進行技術改造。

1 車床的狀態(tài)與功能

根據(jù)機床原來的狀態(tài)和具備的功能，采用了德國西門子公司生產的SINUMERIK 810T數(shù)控系統(tǒng)代替原機床的 GE1050HLX數(shù)控系統(tǒng)，用SIMODRIVE 611-A 交流伺服主軸和進給驅動取代原機床中的主軸及X軸、Z軸和刀架電機。原機床中的刀架編碼器為8421碼的絕對位置編碼器，電源為+24 V直流，考慮到其安裝尺寸比較特殊，控制過程也比較簡單，故予以保留。用SINUMERIK 810T中的PLC來處理刀架編碼器信號，其余主軸、X軸、Z軸的測量系統(tǒng)均采用西門子公司生產的增量式脈沖編碼器，以保證可靠性。控制結構如圖1所示。

圖1 CTC5 控制結構簡圖

2 SINUMERIK 810T數(shù)控系統(tǒng)的特點

SINUMERIK 810T數(shù)控系統(tǒng)是專門針對車床而設計的，通過調整機床參數(shù)，可以很方便地實現(xiàn)數(shù)控車床中諸如藍圖編程、測量系統(tǒng)誤差、螺距誤差補償、圖形模擬、主軸定向停、加工螺紋及外部通信等功能，它具有集成式的可編程序控制器（以下簡稱PLC），最多可以處理256個數(shù)字量輸入和128個數(shù)字量輸出。SIMODRIVE 611-A伺服驅動系統(tǒng)可以滿足主軸恒功率控制和進給伺服電機恒扭矩控制，因此在數(shù)控機床和要求比較高的生產線上應用廣泛。

PLC輸入/輸出信號是控制整臺機床按正確的邏輯順序進行運動的基礎，數(shù)控系統(tǒng)將根據(jù)這些信號的不同狀態(tài)來確定機床動作的順序是否正確。而機床的潤滑、冷卻、排屑、主軸換擋等功能與其它數(shù)控相似，在此不再多述。在車床中存在以下兩個問題：

1)車床主軸卡盤的內/外夾緊

數(shù)控鏜銑床是通過氣動或液壓力將安裝在主軸上的刀柄進行拉緊。在CTC5數(shù)控車床主軸上安裝的夾具，需要依靠卡盤的收縮或張開來夾緊工件。因此，編制PLC程序時必須將這兩種情況都要考慮進去。在CTC5 數(shù)控車床的控制柜中有一個內/外夾緊鑰匙開關，可以通過它的不同狀態(tài)來選擇卡盤是向內或向外夾緊。

2)回轉式刀架的換刀

圖2 CTC5 回轉式轉塔刀架

CTC5車床有兩種換刀方法，第一種：自動換刀，即先給定T指令，然后用M52/M53給定刀架的正/反轉來實現(xiàn)換刀；第二種：是通過刀位撥碼開關來實現(xiàn)正/反轉換刀，刀架在以上兩種換刀方法下的工作過程和原理很相似。下面以自動換刀為例說明回轉塔刀架的換刀過程，見圖2所示。這里要注意的是：在回轉刀架進行換刀的過程中，不允許有其它的進給運動，以確保換刀過程中的安全?？梢酝ㄟ^對SINUMERIK 810T中VDI信號Q87.5(read-in Enable)的封鎖，使機床在換刀過程一開始就不再繼續(xù)執(zhí)行后面的零件程序，等換刀過程結束后再恢復此信號，機床將繼續(xù)執(zhí)行零件程序。

3 結語

在技術改造過程中，調整SINUMERIK 810T的數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)，使伺服驅動系統(tǒng)能更好地協(xié)調工作。SINUMERIK 810T數(shù)控系統(tǒng)的安裝和調試可參考相關手冊。改造后機床運行情況很好，一臺機床兩個月內三班制，能加工出2 000多個零件，而且沒有出現(xiàn)電氣故障。

[1]顧京.數(shù)控加工編程及操作[M].北京:高等教育出版社,2007.