用西门子840D数控系统改造4.5×17m龙门铣镗床

摘要

4.5x17m龙门铣镗床是中国二重集团公司从美国进口的一台二手数控机床设备,因较长时间闲置,原数控系统与驱动装置受潮老化,安装后故障率较高,加上备件采购涉及多家公司已淘汰的产品,给维修造成极大困难。但是如果在该设备机械部分精度较高的基础上花较少的成本进行电气系统改造,还是可获得与新设备相同的使用效果。
　　本文对4.5x17m大型数控铣镗床的电气改造进行了探讨。首先通过对机床改造前存在状况的分析,说明改造原因,确定了改造机床的整体电气改造方案即采用德国西门子公司生产的SINUMERIK840D系统及SIMODRIVE611D数字交流伺服驱动系统实现X轴(工作台移动)、Y轴(主轴箱水平移动)、Z1/Z2轴(滑枕纵向移动)、W1/W2轴(横梁升降移动)、B轴(附件铣头角度偏转)、C轴(铣头分度旋转)、SU轴(附件小车移动)九轴的进给运动,主轴旋转运动采用西门子6RA70直流调速装置驱动。西门子840D系统采用积木式模块化结构,通过对本机床改造的硬件配置及接口设计说明了合理地搭建数控系统硬件结构是机床改造成功的关键。然后对用西门子840D数控系统改造机床的硬件配置、机床参数设置、PLC程序结构、伺服驱动、主轴驱动等做了详细介绍及说明,并着重针对改造难点:在同一台机床上实现Analogaxis(模拟轴)功能、GantryAxis(龙门轴)功能、双电机主从控制功能、B轴的自动关闭启动参数切换做了详细阐述。通过对这些功能的研究与实践,极大地提高了数控机床改造的技术水平,解决了大型机床数控改造的关键、核心技术难点。工程完成后,其综合的理论、技术水平和工程实践能力已达到国内数控技术应用的先进水平。最后对机床改造效果进行了总结,得出机床数控化改造是一个企业长期发展的战略措施的结论。

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的提出

1.4 机床电气改造的主要任务

1.5 改造技术难点

1.6 本章小结

2 机床电气改造方案与硬件接口设计

2.1 机床改造前状况

2.2 改造方案

2.2.1 数控系统选择

2.2.2 840D数控系统优点

2.2.3 具体改造方案

2.3 数控系统硬件配置与接口设计

2.3.1 数控系统组成

2.3.2 硬件的接口

2.4 本章小节

3 机床各部分功能改造设计

3.1 机床参数设置分析

3.1.1 一般机床参数设置

3.1.2 机床横梁移动的龙门轴同步控制参数设置

3.1.3 机床滑枕双电机驱动的主从控制参数设置

3.2 机床PLC逻辑控制系统

3.2.1 机床程序结构

3.2.2 B轴随附件铣头更换的自动关闭与启动的程序编制

3.2.3 主要用户程序示例

3.3 机床进给伺服控制

3.3.1 闭环位置控制系统

3.3.2 定位过程的误差分析

3.4 机床主轴驱动系统

3.4.1 机床对主轴驱动系统的要求

3.4.2 ANA模块的应用

3.4.3 机床主轴驱动系统的设计

3.5 本章小结

4 测试结果及改造成果

4.1 测试结果

4.1.1 主要参数

4.1.2 定位精度

4.2 改造效果

4.3 机床改造的优势

4.4 本章小节

5 结论与展望

5.1 论文工作总结

5.2 展望

致谢

参考文献