利用CNC改造普通车床电气控制系统.doc

利用CNC改造普通车床电气控制系统郭广灵（郑州工业高等专科学校，河南 郑州450007） 摘 要：将SINUMERIK 802S 数控系统用于C0630普通机床电控系统改造。介绍CNC系统结构、电控系统改造方案及数控系统内部参数整定方法。 关键词：数控系统；车床改造；PLC 随着数控技术的发展，在我国的应用日趋广泛。但就我国工业而言，有很多普通机床有待改造，有必要在工厂原有设备的基础上，通过少量投入，实现机床更新换代。目前在我国流行的数控系统有很多，其中SINUMERK NC 系统的应用越来越广泛，其产品有802X、810X、820X等。本文以SINUMERK 802S NC系统为例，探讨对普通车床进行数控改造时的一些技术问题。1 SINUMERIK CNC系统硬件结构 802S数控系统硬件结构,如图1所示，图中OP020为带图形显示的NC操作面板，MCP为机床控制面板，ECU为NC控制单元，DI/O为数控系统内置PLC的输入输出模块，图中的X为ECU接口：X1为数控系统工作电源；X2为步进电机控制信号及与驱动连接是25芯D型插座；X3为模拟主轴控制输出，是9芯D型插座；X4为主轴编码器输入，是15芯D型插座；X8为串行接口RS232，是9芯D型插座；X9为操作及机床面板，是25芯D型插座；X10为手轮接口，是10管脚接线端子；X20为高速输入接口，是10管脚接线端子，在此用于连接产生参考点脉冲的接近开关；X2003、X2004为PLC输入接口接线端子，连接16输入点，X2005、X2006为PLC输出接口接线端子，连接16输出点。 硬件结构中，驱动部分的连接电路,如图2所示，驱动器和步进电机间的11根连线用于提供步进电机的五相十拍脉冲；驱动器与ECU的6根连线中+PULS、-PULS为正、负脉冲信号，+DIR、-DIR为正、负方向信号，+ENA、-ENA为正、负使能信号。驱动器交流电源为85V，直流电源为24V。2 电控系统总体设计 用SINUMERIK 802S 数控系统对C0630普通车床进行电控系统改造，改造内容主要包括电控和PLC两大部分。2.1 电气控制部分 电气控制部分电路图，如图3示。M1为主轴电机，型号为Y95|4，额定值为1。1kW、380V、275A、三角形接法。轴上接有编码器；M2为冷却泵电机Y接、380V、0.25A；M3为刀具电机；接触器KM0为电源控制,KM1、KM2为主轴正反转，K3为中间继电器，由PLC单元的输出点控制冷却。2.2PLC部分 PLC部分电路图，如图4示。该数控系统使用内置PLC，对C0630车床PLC输入输出点定义，如表1示。3 控制系统的参数设置 系统参数设置包括坐标参数设置、坐标动态特性设置、调试参考点逻辑、坐标的软限位及反向间隙补偿、脉冲监控功能设置、丝杠螺距误差补偿、主轴参数调试等。SINUMERIK参数设置是以轴参数号为表现形式的,本文只对重点设置给以介绍。以C0630机床数控改造为例，丝杠螺距X轴为4，Z轴为6，步进电机与丝杠之间有X轴30/50、X轴40/50减速箱，步进电机最高转速为X轴2000r/min、Z轴4000r/min，对应每转步数为1000。3.1坐标参数调试 坐标参数用以确定系统驱动的属性及电机转动与机床坐标运动的数学关系。本文以表格的形式给出。 （1） 系统返回参考点的方法有两种，一种是系统检测到接近开关的上升沿时锁存参考点，另一种是系统检测到接近开关的上升沿后坐标继续运动，直到系统采样到接近开关的下降沿后自动计算并以两个采样点的中间值作为参考点。 （2） 最大轴转速G00的计算如下： X轴转速=电机转速丝杠螺距减速比=120043/5=2880mm/min，取2000 Z轴转速=120064/5=5760mm/min，取40003.2参考点逻辑 802S系统的很多功能都建立在参考点的基础上。自动方式和MDA方式，只有在机床返回参考点后才能操作。 注：当采用回参考点方式1时，34000、34020参数有效，采用方式2时两参数无效。3.3 主轴参数调试 （1） 如主轴采用AC电机机械换档，则30130参数为0，如采用变频器或伺服主轴，则该值为1。 （2） 如主轴安装编码器，则3024035150需设置 （3） 监控频率的确定： 主轴转速3000r/min=50r/s； 主轴转速编码器每转脉冲数=501024=51200Hz，加权后得55000。4 PLC参数设置 SINUMERIK 802S 数控系统的PLC参数由两个机器数MD14510和MD14512来确定，具体定义为： MD14510.0：刀架刀位数（4或6） MD14512.014512.3：输入信号定义 MD14510.1：刀架卡紧时间（单位100ms） MD14512.414512.7：输出信号定义 MD14510.2：主轴制动时间（单位100ms） MD14512.89：用户自定义 键定义 MD14510.3：润滑间隔（单位1min） MD14512.10：脉冲监控功能使能 MD14510.4：每次润滑时间（单位100ms） MD14512.11：机床配置定义5 结束语 采用SINUMERIK 数控系统对普通机床进行改造的实践证明，改造后的系统不仅在功能上达到了要求，提高了加工精度，减少了工人的劳动强度，而且工作性能稳定，性能价格比较高，是机床产品的换代升级和普通机床的技术改造的较佳选择。参考文献1 王侃夫.机床数控技术