机床数控化改造应用实例0丝印机

机床数控化改造应用实例

机床数控化改造应用实例 2011年12月10日 来源： 改造步骤一般是：（1）对改造对象进行全面的检查，确定改造目标、用途；（2）拆卸、清洗、确认设备的老化程度和磨损状态；进行机械精度修理，大修或项修，修正设备精度；（3）数控电气设计，PLC程序设计，机械件设计；（4）机械电气的现场安装调试；（5）试运行、培训、验收等。TFM160N全闭环法国立车数控技术改造TFM160N全闭环法国立车是七十年代末从法国引进的大型精密立式车床，其坐标轴行程长（其中X轴行程2.1M）、主轴电机功率大（37KW），一直用于飞机发动机零部件加工。多年使用，机床控制器GE1060数控系统器件老化和损坏，存在功能性问题；机床电气已经老化，刀库运行及自动换刀等辅助功能故障率高。自93年起，该机床无法长期、连续、稳定运行，一直进行手动操作，加工精度不能保证，工作效率低。94年进行了数控技术改造。我们采取的改造措施是：① 原机床X、Z轴机械部分采用齿轮齿条传动，感应同步尺作为全闭环位置反馈元件，手动运动X、Z平稳、均匀；因而，保留原机械、液压部分，位置反馈元件不选用编码器，而沿用感应同步尺作全闭环位置控制。② 立车手动操作和数控操作相互独立、可以任选一种方式手动操作可以不依赖于数控系统。③ 刀库控制原来采用继电器和二块逻辑电路板实现，不够稳定，改成用数控系统SIPROM软件编程实现随机刀具交换功能，提高成功率。改造后，法国立车的整体技术性能提高了：机床控制精度为0.1微米，打激光检测，定位精度和重复定位精度在微米级；加工具有了连续性，一次装卡多次换刀切削得以实现，节省了辅助时间，提高了工作效率。法国立车在为国外加工1472件时工效提高6倍，原来加工1件需三天时间，改造后只需半天，生产效率提高十倍。

图1：TFM160N全闭环法国立车鞍钢无缝钢管厂TUBING双过程共用Z轴管型高精度螺纹车床石油工业中石油管的需要量非常大，所以石油管螺纹的加工效率就成了一个突出的问题。为了满足石油工业的需要，有关生产单位用外汇从国外引进了专用NC螺纹车床，但由于售后服务得不到保证，所以一旦出现故障，就难以修复，不能保证生产的正常进行。使用LT-8530高档数控系统双过程同步共用Z轴，可以取代进口螺纹车床的控制系统，不仅节约了外汇，而且还便于维修，深受用户的欢迎。它的主要技术关键是两个过程的互相调用和严格的同步，这在国内还是首次实现的高新技术成果。第一台蓝天CNC己在鞍钢无缝钢管厂稳定运行五年多，使该厂获得显著的经济效益，该项目获得了中科院科技进步奖，并取得一项专利。1997年第二台LT-8530CNC也在该厂正式投人生产运行，组成了一条完整的石油管螺纹加工的生产线。铁道部天津机车车辆厂天津机车车辆厂91年用蓝天CNC改造了一台日本进口机床，该机床是三主轴四联动的立式铣床，用于加工增压器叶轮，93年用蓝天CNC装备了一台四轴联动铣床，用于加工机车导风轮叶片，95年又用蓝天CNC改造了两台数控机床。BMC-10B(5)五坐标加工中心 该机床是国外某机械公司八十年代中期生产, 九十年代从澳大利亚COMMONWEALTH航空有限公司引进的二手机床。引进后， 机床瘫痪不能运转，我们在对机床实施如下的数控技术改造： (1) 系统选用蓝天高档数控系统（LT-7504 CNC），替代进口的东芝控制系统（TOSNUC-500MXII CNC），实现七轴伺服控制(X Y Z A1 A2 B S)，五轴联动控制(X Y Z A B)。(2) 用数控系统集成编程技术（SIPROM）开发自动换刀（ATC）、自动交换工作台（APC）等机床辅助动作的逻辑软件，实现60把刀的随机交换，以及三工位工作台面1000MM×1000MM的托盘的任意调用。(3) 针对BMC-10B(5)的工艺特点进行技术更新，实现系统对工作台翻转轴（A轴）同步控制：采用对称齿轮传动结构，双伺服系统（即A1轴和A2轴）由数控同步精确控制。(4) 因X、Y、Z三个线性轴伺服电机与丝杠直联，行程长（X行程1500MM 、Y行程1500MM、Z行程1250MM），实际加工需要快移速度高，切削负荷大。选用美国KOLLMORGEN的BDS3放大器和GOLDLINE交流伺服电机，替代原安川直流伺服系统。同时，因主轴功率大（22KW），三级变档（4～4000 RPM），保留主轴调速系统。(5) 实现温度补偿：主轴和立柱间温差补偿，确保高精度加工需要(6) 实现X、Y、Z三个线性轴的全行程校正，用激光干涉仪检测，X、Y、Z轴定位精度和重复定位精度在微米级，机床精度有提高。改造后，该机床承担了国防科工委某新型发动机生产任务，属于国防建设的重点工程。 改造前机床引进费是40万美元，改造费不超过该机床购买价的10％。 所以，从改造投入与改造的机床价值之比是很小的，而与机床的生产产值之比就更小了。

图2：BMC-10B(5)五坐标加工中心

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