摘要 隨著目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)上對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能和穩(wěn)定性的要求是越來(lái)越高，而現(xiàn)實(shí)中我國(guó)目前有一大批數(shù)控機(jī)床是20世紀(jì)90年代初期引進(jìn)的。其所使用的數(shù)控系統(tǒng)，由于老化的問(wèn)題相繼到了需要進(jìn)行改造的地步。SINUMERIK 840DSL具有革新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、更高的控制品質(zhì)、更高的系統(tǒng)分辨率以及更短的采樣時(shí)一間，確保了一流的

工件加工質(zhì)量。它不僅能夠大大提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，而且也能提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 840DSL；數(shù)控機(jī)床；改造

中圖分類號(hào) TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)051-0095-01

1 概述

隨著現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)水平的不斷提升，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)改造化的比率不斷的提高。目前，我國(guó)大多數(shù)機(jī)械制造行業(yè)和生產(chǎn)企業(yè)中的生產(chǎn)加工裝備中大多數(shù)的數(shù)控機(jī)床，確切的說(shuō)是半數(shù)以上是都是役齡在10年以上的舊數(shù)控機(jī)床，直接影響企業(yè)的生存和持續(xù)發(fā)展。所以必須大力提高這些數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率和加工精度。采取改造舊數(shù)控機(jī)床來(lái)提高設(shè)備的先進(jìn)性，是其有效的途徑。

對(duì)于目前所進(jìn)行數(shù)控機(jī)床改造，具有如下特點(diǎn)：一是所需的投資少，而且交貨期較短。同購(gòu)置新的數(shù)控機(jī)床相比較，改造的費(fèi)用明顯較低；二是可根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)際條件，因地制宜合理篩選并改造功能，極大的縮短了改造周期，減小其中的成本；三是對(duì)于設(shè)備結(jié)構(gòu)性能熟悉了解，便于實(shí)際中的操作維修；四是可以及時(shí)采用最新的技術(shù)、新工藝，提高設(shè)備的自動(dòng)化水平及加工精度。但由于目前的數(shù)控機(jī)床使用年代較長(zhǎng)、機(jī)械性能穩(wěn)定的實(shí)際情況，但受數(shù)控機(jī)床的其他方面限制，不宜進(jìn)行突破性的改造。

2 西門子840DSL

2.1 簡(jiǎn)介

SINUMERIK 840DSL具有模塊化、開放、靈活而又統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，為使用者提供了最佳的可視化界面與操作編程體驗(yàn)，及最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)集成功能。SINUMERIK 840DSL是一個(gè)創(chuàng)新的能適用干所有工藝功能的系統(tǒng)平臺(tái)。SINUMERIK 840DSL集成結(jié)構(gòu)緊湊、高功率密度的SINAMICSSL20驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并結(jié)合SIMATIC 57-300 PLC系統(tǒng)，強(qiáng)大而完善的功能使SINUMERIK 840DSL成為中高端數(shù)控應(yīng)用的最佳選擇。

SINUMERIK 840DSL可廣泛適用于車削、鉆削、銑削、磨削、沖壓、激光加工等工藝，能勝任刀具與模具制造、高速切削、木材與玻璃加工、傳送線等應(yīng)用場(chǎng)合，既適合大批量生產(chǎn)也能滿足單件小批量生產(chǎn)的要求。

2.2 動(dòng)態(tài)性能與加工精度

SINUMERIK 840DSL與SINAMICS 5120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合，基于DSC（動(dòng)態(tài)伺服控制）閉環(huán)位置控制技術(shù)，并通過(guò)使用創(chuàng)新性的直線電機(jī)，確保機(jī)床獲得更佳的動(dòng)態(tài)性能。而電流自適應(yīng)控制更確保了伺服電機(jī)的最大利用率。系統(tǒng)中的軟件濾波器能有效抑制機(jī)床共振，同時(shí)調(diào)節(jié)型電源模塊（ALM）的受控直流鏈路能防止母線電壓波動(dòng)。

無(wú)論是簡(jiǎn)單工件，還是復(fù)雜工件，使用SINUMERIK 840DSL，都可實(shí)現(xiàn)最佳的表面加工質(zhì)量。憑借西門子卓有口碑的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和久經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證的SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)，SINUMERIK 840D引是刀具與模具制造的理想解決方案。它的其它技術(shù)亮點(diǎn)使其同樣適用于精密加工與高速加工：優(yōu)化的路徑控制，優(yōu)秀的同步操作，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，納米級(jí)的實(shí)際位置分辨率，幾何誤差的測(cè)量和補(bǔ)償，包括旋轉(zhuǎn)軸，基于“VCS plus”技術(shù)的空間定位補(bǔ)償系統(tǒng)。

3 SINUMERIK 840DSL的應(yīng)用

3.1 某型機(jī)床改造

某型磨齒機(jī)是1996年從瑞士MIKRON公司進(jìn)口的大型設(shè)備。該機(jī)床的原控制系統(tǒng)為法國(guó)施耐德NUM755系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用伺服驅(qū)動(dòng)，具有X，Y，Z，U，V等坐標(biāo)軸結(jié)構(gòu)，功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。由于該機(jī)床原有的控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均已老化，并且沒(méi)有足夠的備件進(jìn)行更換，從未導(dǎo)致維修困難，目前該機(jī)床故障頻繁，無(wú)法進(jìn)行正常的生產(chǎn)。因此，必須對(duì)該磨齒機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，使其重新發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值。

在電氣系統(tǒng)的升級(jí)處理中，應(yīng)是以盡量保持原配置為原則，改造中保持原機(jī)床電氣系統(tǒng)的大部分不變，只將跟控制系統(tǒng)有關(guān)的必要部分進(jìn)行修改設(shè)計(jì)。如圖1所示為該磨齒機(jī)的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖?？刂葡到y(tǒng)采用SI-NUMERIK 840DSL配612D驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)采用1FT系列，主軸驅(qū)動(dòng)采用1PH6系列。SINUMERIK840 DSL由數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元等組成。在集成系統(tǒng)時(shí)，一般將612D驅(qū)動(dòng)和數(shù)控單元并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接。

圖1 某磨齒機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 軸的改造

磨齒機(jī)的砂輪修整部分在保留原有的機(jī)床控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合加工程序控制修整動(dòng)作。U軸是砂輪徑向修整軸，V軸是砂輪進(jìn)行軸向修整的軸，都是由數(shù)控系統(tǒng)控制、編碼器作半閉環(huán)位置反饋，采用交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

X軸是砂輪架進(jìn)給和快速移運(yùn)動(dòng)的軸。砂輪架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在齒輪的加工過(guò)程中是指齒輪的徑向運(yùn)動(dòng)。對(duì)該磨齒機(jī)改造后由數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制、編碼器作閉環(huán)位置確定，采用交流進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。Y軸是沿立柱切向的手動(dòng)軸。通過(guò)改造原機(jī)床手動(dòng)的工作方式，在加工過(guò)程中對(duì)于每個(gè)加工工件，數(shù)控系統(tǒng)控制其移動(dòng)一個(gè)固定的位移，以保證砂輪在一批工件加工后砂輪磨損量基本一致，同時(shí)也保證齒輪的磨削尺寸滿足工藝要求。同樣是由數(shù)控系

統(tǒng)進(jìn)行控制、采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。Z軸是指工件滑板上下運(yùn)動(dòng)的軸。它是影響齒輪旋轉(zhuǎn)速度的引導(dǎo)軸。改造之后也由數(shù)控系統(tǒng)控制，利用1FT6伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

齒形和齒向的修磨：修整時(shí)首先要調(diào)整好修整器20°壓力角底座，再進(jìn)行安裝、調(diào)整好成形金剛滾輪的安裝座之后，計(jì)算好砂輪修正的進(jìn)給量，然后通過(guò)U和V軸，開始修整砂輪。砂輪修整完成后，需要將標(biāo)準(zhǔn)齒形模板放在在蝸桿砂輪上，通過(guò)使用光源進(jìn)行照射來(lái)觀看砂輪齒形的透光情況，確定砂輪的修整達(dá)到要求。齒頂?shù)男弈ミ^(guò)程包括修正器橫向移動(dòng)以及V軸往復(fù)橫向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的循環(huán)修正。

參考文獻(xiàn)

[1]SINUMERIK 840DSL完美勝任各種應(yīng)用需求產(chǎn)品樣本.2010，02.

[2]岳秋琴.基于西門子840D系統(tǒng)的大型磨齒機(jī)數(shù)控改造.2010.