老式重型卧式车床数控化再制造方法与控制装置

摘要

本发明是老式重型卧式车床数控化再制造方法与控制装置，该方法是：通过对老旧机床全面解体和再制造修复，恢复老旧机床的机械运动部件的运转精度和主要控制功能，将原机床花盘主轴驱动的发电机组升级成全数字控制的直流调速装置，通过安装光电编码器实现花盘旋转角度反馈；在机床电控柜中新增828DSL数控系统；更换刀架进给电机，采用可编程序控制器；增加中文人机控制界面。该控制装置以828DSL数控系统为控制核心，将原来刀架驱动的直流电机更换成X轴伺服电机、Z轴电机，将原来的硬件组成的继电逻辑电路更换为可编程序控制器控制的继电逻辑电路，新增数控机床中文人机控制界面。本发明采用数控技术，可以提高机床的加工能力、精度和效率，降低成本。

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造行业和冶金钢铁行业中将普通重型卧式车床通过再制造方法升级更 新，使原有落后设备变成技术先进的数控设备，属于机床设备再制造领域。

背景技术

在国家工业化进程中，曾经购买了大量进口机床，随着时间的流逝与技术的进步，很多 设备进入了老龄期和报废期，如何让这些老旧机床设备资源通过再制造进行循环再利用，是 国家目前大力提倡的既定国策，我们通过对旧进口重型机床设备进行创新再设计、再制造、 再装配，使即将报废的老旧普通机床升级为数控车床，实现了节约成本50％，节能60％，节 材70％，降低污染排放80％，受到用户的欢迎，得到国家的政策支持，具有较大的发展前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种老式重型卧式车床数控化再制造方法与控制装 置，以便恢复老旧机床的机械运行精度，使老旧机床实现数控自动加工功能。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的老式重型卧式车床数控化再制造方法，具体是：通过对老旧机床进行全面 解体和再制造修复，重新恢复老旧机床的机械运动部件的运转精度和主要控制功能，将原机 床花盘主轴驱动的发电机组升级成全数字控制的直流调速装置，以提高主轴电机的调速范围 和控制精度，并通过安装光电编码器实现花盘旋转角度反馈，使花盘定位精度能满足轧辊简 易自动分度铣槽加工需要；在机床电控柜中新增828DSL数控系统，更换刀架进给电机，采 用可编程序控制器，对车刀或铣刀进给实现精确的轨迹定位控制；增加中文人机控制界面， 实现轧辊自动数控加工。

在对老旧机床进行全面分析解体和再制造修复过程中，首先对磨损严重的机床床身的三 个导轨面和相关的中心托架，尾座、刀架组件及刀架组件下部的运动副进行修配，恢复这些 部件的行走和配合的精度；再更换X轴滚珠丝杠，提高X轴的进给精度；然后更换机床主轴 箱中的轴承和相关液压控制部件，重新恢复机床花盘的机械旋转精度和主轴转速四种液压换 挡功能。

本发明采用冷焊技术进行修补和重新进行机械加工后，使导轨面重新恢复精度。

本发明采用以下方法对尾座进行修复：更换旧尾座损坏的机械、液压和电气元件，使尾 座的移动和定位功能正常，恢复尾座套筒顶尖的机械几何精度，满足轧辊中心孔顶紧加工要 求。

本发明采用以下方法对刀架组件中的刀架进给的机械传动链进行修复与再制造：更换驱 动电机和减速机及滚珠丝杆，使之满足数控加工的要求。

所述的相关的中心托架包括头架侧中心托架和尾座侧中心托架，采用以下方法对其进行 修复：更换中心托架损坏的机械、液压和电气元件，使中心托架的移动和定位功能正常，恢 复托瓦的机械几何精度。

本发明在恢复老旧机床的机械运动部件的运转精度和主要控制功能过程中，对进给轴承、 液压元件和电气及进给电机的更换，液压控制系统的修复和电控系统的重新设计，使老旧机 床变成为操作方便、安全可靠的数控车床。

本发明提供的老式重型卧式车床数控化再制造的控制装置，该控制装置是以828DSL数 控系统为控制核心，将原来刀架驱动的直流电机更换成X轴伺服电机、Z轴电机，将原来的 硬件组成的继电逻辑电路更换为可编程序控制器控制的继电逻辑电路，新增数控机床中文人 机控制界面，使不懂数控编程的机床加工人员通过中文人机控制界面进行程序选择和参数设 定，实现轧辊的数控自动加工。

所述的中文人机控制界面，采用PPU主机。

该控制装置使用过程中，维修人员通过中文人机控制界面的报警界面，了解机床故障停 机的原因，以减少机床维修时间。

本发明与现有技术比较，主要有以下优点：

用再制造的方法进行机床大修改造，不是简单的恢复机床的机械运行精度和原有控制功 能，而是采用先进的数控技术，根据客户的需要，全面提高机床加工能力，例如：原来的机 床不能加工曲面，数控机床能方便的加工各种曲面零件；采用先进的数控系统，能将复杂的 机床加工程序由专业人员预先编写好存在主机中，机床加工人员只需在加工时进行程序选择， 并根据不同工件状况，修改相关参数就能实现工件的自动加工，提高了机床的加工精度和效 率；机床原有的机、电、液配件，通过升级改造，替换成市场上容易采购的配件，一旦损坏 后能及时采购补充，大大降低了机床运行成本。

附图说明

图1是机床主结构示意图。

图2是图1的左侧视图。

图3是图1的A-A侧视图。

图4是图1的B-B侧视图。

图5是数控装置的电气结构框图。

图6是数控装置的主回路电路图。

图7是车削加工程序框图。

图8是铣削加工程序框图。

图9是Z轴机械传动示意图。

图10是X轴机械传动示意图。

图中：1.主轴电机；1-1.永磁式测速反馈电机；1-2.主轴风机；1-3.主轴润滑电机；1-4.主 轴变速电磁阀；2.主轴分度电机；3.花盘旋转编码器；4.床头箱；5.花盘；6.头架侧中心托 架；6-1.头架侧托架移动电机；6-2.头架侧托架液压锁紧电机；6-3.头架侧托瓦润滑电机；6-4. 头架侧托架控制站；7.轧辊；8.刀架；8-1.铣头电机；8-2.铣头控制站；8-3.动力铣头；9. 机床控制站；9-1.PPU主机；9-2.MCP控制面板；9-3.MINI手持单元；10.尾座侧中心托 架；10-1.尾座侧托架移动电机；10-2.尾座侧托架液压锁紧电机；10-3.尾座侧托瓦润滑电 机；10-4.尾架侧中心托架控制站；11.尾座套筒；11-1.套筒移动电机；12.尾座；12-1.尾座 移动电机；12-2.尾座油压电机；12-3.尾座润滑电机；12-4.尾座控制站；13.尾座手轮；14. 电缆坦克链；15.上刀架座；16.X轴伺服电机；16-1.X轴编码器；17.下刀架座；18.Z轴伺 服电机；18-1.Z轴编码器；18-2.刀架润滑电机；19.床身；19-1.床身导轨；19-2.床身导 轨；19-3.床身导轨；20.电控柜；20-1.输入输出I/O模块；20-2.直流调速装置；20-3. 伺服电源模块；20-4.X轴伺服驱动模块；20-5.Z轴伺服驱动模块；20-6.直流24V电源； 20-7.继电控制电路；20-8.编码器模块；21.主轴箱后背孔盖板；22.刀架移动齿条；23. 刀架盖板；24.中心架和尾座移动齿条。

具体实施方式

实施例1：老式重型卧式车床数控化再制造方法

本发明实现了对旧机床进行创新改造，使旧设备资源循环再利用、节能环保，最大限度 地挖掘旧设备的潜在价值。下面以某钢厂上世纪70年代进口日本KARATS公司生产的LR-17 重型机床为例，介绍本发明的具体实施措施：

日本KARATS公司生产的LR-17重型机床的床身长11800毫米，床身宽2300毫米，通 过刀架最大加工工件直径1700毫米，曾经是热轧厂轧辊加工的主力设备，由于机械磨损，电 气系统老化，缺乏替换备件，原有的机械仿形加工和定位铣削功能丧失，无法满足正常生产 需要，必须进行再制造升级改造，下面主要对再制造过程中的创新部分叙述如下，其他部分 参考原设备说明书。

本实施例提供的老式重型卧式车床数控化再制造方法，包括对老旧机床进行全面分析和 解体，床身19的修复，头架侧中心托架6、尾座侧中心托架10的修复，尾座12的修复，刀 架组件的修复，机床主轴箱的修复，以及机床的电气控制系统的修复步骤，具体如下：

1.对老旧机床进行全面分析和解体：

LR-17重型机床使用后，需要维修的包括：对磨损严重的机床床身19的三个导轨面(19-1、 19-2、19-3)和相关的头架侧中心托架6、尾座侧中心托架10，尾座12及下刀架座17的运动 副进行修配；恢复头架侧中心托架6、尾座侧中心托架10及尾座12的行走精度。

2.床身19的修复：

所述的床身19在长期使用过程中，三条床身导轨19-1、19-2、19-3均受到不同的损坏， 有的地方被铁屑拉出了深槽，通过采用冷焊技术进行修补和重新进行机械加工后，使导轨重 新恢复精度。

所述的冷焊技术具体为：利用高频电火花放电原理，对损坏的导轨部位进行无热堆焊， 来修补床身导轨表面的缺陷与磨损，电火花堆焊时采用氩气保护，保证补焊部位不会氧化发 蓝，所选焊材保证了与导轨基体的冶金结合焊接的牢固性。。

3.头架侧中心托架6、尾座侧中心托架10的修复：

更换中心旧托架损坏的机械、液压和电气元件，使中心托架的移动和定位功能正常，恢 复托瓦的机械几何精度。所述的头架侧中心托架6、尾座侧中心托架10分别安装在在床身导 轨19-1和床身19-2上，由两个结构相同的单元组成，一个放在花盘5附近即图中显示头架 侧中心托架6，一个放在尾座侧即图中显示尾座侧中心托架10，主要用来托举轧辊7进行车 削(或铣削)加工。所述的头架侧中心托架6，其移动由头架侧托架移动电机6-1、头架侧托 架液压锁紧电机6-2和头架侧托瓦润滑电机6-3。

通过修复并恢复如下功能(以尾座侧中心托架10为例)：该中心托架上装有尾座侧托架 移动电机10-1，负责提供托架移动时的动力，减速后的传动齿轮咬合中心架和尾座齿条24， 使中心托架能沿床身导轨19-1和床身导轨19-2运动；该中心托架运动时，尾座侧托架液压 锁紧电机10-2开始通电旋转，为松开托架锁紧装置提供液压动力，在该中心托架停止移动时， 托架锁紧装置通过碟形弹簧将该托架锁紧，防止该托架移动；安装在该中心托架上的尾座侧 托瓦润滑电机10-3，为减少轧辊与托瓦之间的运动摩擦阻力提供润滑油润滑；采用安装在尾 座侧托架控制站10-4，能操作该中心托架前后移动。

4.尾座12的修复：

更旧尾座换损坏的机械、液压和电气元件，使尾座的移动和定位功能正常，恢复尾座套 筒顶尖的机械几何精度，满足轧辊中心孔顶紧加工要求。所述的尾座12安装在床身导轨19-1 和床身导轨19-2上，是机床的重要部件，加工轧辊7时，它能防止轧辊7在中心托架上串动； 当需要对轧辊7进行中心孔定位加工时，由尾座套筒11上的顶尖与花盘5的顶尖配合，将轧 辊7顶紧进行加工，能够保证轧辊7的加工精度。尾座12通过大修后能实现如下功能：尾座 套筒11的伸缩运动由安装在尾座12上的套筒移动电机11-1的旋转方向确定；根据不同轧辊 7的长度，尾座12可以在床身导轨上前后移动，尾座上装有尾座移动电机12-1，负责提供尾 座移动时的动力，通过减速箱带动传动齿轮咬合中心架和尾座齿条24旋转，使尾座12前后 移动；尾座移动时，尾座油压电机12-2旋转，为松开尾座解锁油缸提供液压力，尾座能自由 移动；尾座停止移动时，尾座油压电机12-2停止，解锁油缸失去液压力而使锁紧机构重新将 尾座锁紧，可以防止尾座在加工过程中移动；尾座润滑电机12-3，为尾座12和尾座套筒11 移动时提供润滑油润滑；尾座控制站12-4，便于机旁操作。尾座手轮13是用来手动移动尾座 12或尾座套筒11的辅助装置。

5.刀架组件的修复与再改造：

刀架进给的机械传动链进行修复与再制造：更换驱动电机和减速机及滚珠丝杆，使之满 足数控加工的要求。所述的刀架组件，包括刀架8、上刀架座15、下刀架座17、与下刀架座 17配合使用的床身导轨19-2和床身导轨19-3，其是机床控制精度要求最高的部分，也是在 长期使用过程中磨损最严重的部分，通过改造性修复后恢复运行精度，将原刀架的Z轴和X 轴直流电机更换成交流伺服电机，机械接口重新设计制造，机械传动链也要进行相应改造， 便于实现数控功能。

恢复下刀架座17与床身导轨19-2和床身导轨19-3的配合精度及上刀架座15与下刀架 座17之间的配合精度，替换磨损的驱动齿轮及更换X轴滚珠丝杠，提高刀架的进给精度。

刀架的Z轴行走功能由安装在一个床身导轨19-2和另外一个床身导轨19-3上的下刀架 座17实现，其传动结构如图9所示：Z轴电机18(带1:25减速机)提供动力，通过机械减 速机构驱动齿轮旋转，齿轮咬合刀架齿条22带动下刀架座17沿平行于床身导轨19方向往复 运行。同时，为了减少传动齿轮带来的间隙积累过大，将传来的机械传动链改造如图8所示， 驱动的Z轴伺服电机型号为1FT7086-5AH71-1CG0(28NM,4500转/分)，并配有1:25的高精 度减速机，减速机型号为ABR180—25—S1—P1(上海涟恒产品)，行走涡条为：M＝8，Z＝1， 齿条导程24mm，总的减速比为2:35，最高直线速度为(4500×2/35)×24＝6171.42mm。Z轴 的Z轴编码器18-1与伺服电机做成一体化设备，减少了安装环节。

刀架的X轴行走功能由安装在下刀架座17上的上刀架座15实现，传动结构如图9所示： 由安装在下刀架座17上的X轴伺服电机16(带1:25减速机)提供动力，通过减速机构与滚 珠丝杆等精密传动机械，带动上刀架座15沿垂直于床身导轨X轴方向行走。为防止铁屑进 入导轨，采用刀架盖板23进行防护。同时，为了减少传动齿轮的带来的间隙积累过大，将传 来的机械传动链改造为图10所示的结构：驱动的X轴伺服电机型号为1FT7066-5AH71-1CG0 (12NM,4500转/分)，并配有1:25的高精度减速机，减速机型号为ABR115—25—S1—P1(上 海涟恒产品)，滚珠丝杆螺距为T＝10mm，最高直线速度为(4500/25)X10＝1800mm。X轴 的X轴编码器16-1与伺服电机做成一体化设备，减少了安装环节。

所述的刀架8(或动力铣头8-3)安装在刀架座15上，能够随着X轴伺服电机16、Z 轴电机18的运行，对轧辊7进行各种曲线的车削加工。为了能够对工件进行铣削加工，上刀 架座15上还能安装原生产厂家提供的专用动力铣头8-3，通过铣头控制站8-2，控制铣头电 机8-1旋转可以实现对轧辊7的铣削加工。

所述的刀架润滑电机18-2装在下刀架座17上，为刀架原设计的润滑站提供动力，将润 滑油注入到下刀架座17的轨道19上，以减少刀架横向与纵向运行阻力，提高机床的运行精 度。

所述的电缆坦克链14与下刀架座17相联接，在刀架沿导轨19往复运动时，能保护所 有通往刀架的电线和电缆的安全。

6.机床主轴箱的修复：

更换机床主轴箱中的轴承和相关液压控制部件，重新恢复机床花盘的机械旋转精度和主 轴转速四种液压换挡功能，通过将原来主轴发电机组改为全数字控制的直流调速装置20-2， 从而提高了主轴电机1的调速范围，并通过安装花盘旋转编码器3(光电编码器)实现花盘5 的旋转角度反馈，替代原来的主轴分度电机2的功能，可以实现花盘自动分度定位，满足铣 削加工需要，弃用主轴分度电机2，可以减少一处机械故障点。

所述的床头箱4是车床的核心机构，在长期运行过程中，主轴箱中的主轴及轴承等传动 部件磨损严重，通过更换和修复，主轴的旋转精度达到原设计指标，主轴轴承在检修时全部 用新轴承进行替换，选型均为市场上通用型号，减少了备件的后顾之忧；通过修复床头箱内 的液压管道，更换损坏的液压器件，恢复了花盘5的变速控制功能，通过控制主轴变速电磁 阀1-4进行实现三档转速变化，主轴转速变档如表1所示。主轴润滑电机1-3为箱内传动机 构提供润滑和变速驱动液压动力，通过检修，使主轴润滑电机1-3能长期工作。

所述车床的基本动作是花盘5拖动轧辊7旋转，进行车削加工。驱动花盘5旋转的主轴 电机1仍采用原来进口的直流电机和冷却用的主轴风机1-2，新设计安装一台永磁式测速反馈 电机1-1作为速度反馈，将原机床厂家设计的发电机组拖动直流驱动装置换成现代西门子公 司生产的6RA80直流调速装置20-2，这样可以节能20％以上；为了提高花盘低速驱动能力和 定位精度，增加安装花盘旋转编码器3，安装部位选在能直接显示花盘旋转角度位置，便于 实现轧辊7的分度旋转和铣削加工。

所述主轴箱后背孔盖板21，用来封盖主轴箱的检修孔。打开主轴箱后背孔盖板21，能 够检查观察主轴箱内的机械运行状态，安装或更换花盘旋转编码器3。

所述床头箱4上安装的主轴分度电机2原设计用来慢速驱动花盘旋转的，由于主轴能实 现低速定位运行，主轴分度电机2可以取消。

7.机床的电气控制系统的修复：

由于机床电气控制系统由原来的普通机电控制改造为数控系统，电柜和操作站将将重新 设计制作，将在下面“控制装置”部分详细讲解，这里主要讲解机床保留的电气元件修复工 作：

所述车床头架电气系统中的主轴电机1(直流电机)大修后保留，并增加安装测速发电 机1-1，便于采用先进的全数字直流控制系统替换原来的发电机系统。检查和修复主轴箱中的 所有电气传感器、换挡限位开关，保证主轴箱的润滑系统和变速系统能正常工作。

所述车床尾架电气系统中，所有的电机大修后保留，检查和修复尾架所有电气传感器、 限位开关和低压电气元件，保证尾架的润滑系统和行走系统能正常工作。

所述车床中心架电气系统中，所有的电机大修后保留，检查和修复中心架中所有电气传 感器、限位开关和低压电气元件，保证中心架的润滑系统和行走系统能正常工作。

实施例2.老式重型卧式车床数控化再制造的控制装置

本实施例所述的老式重型卧式车床数控化再制造的控制装置，包括电气控制柜20、机旁 控制站9和安装在机床上的电机、传感器、限位开关和低压电气元件。图5是数控装置的电 气结构框图，图6是数控装置的主电路图。

所述的老式重型卧式车床数控化再制造的控制装置，以828DSL数控系统为控制核心， 集CNC、PLC、操作界面以及轴控制功能于一体，具有良好的开放界面和控制功能，大大 减少了机床数控化的改造难度。具体设计中，将原来刀架驱动的直流电机更换成X轴伺服电 机16、Z轴电机18，将原来的硬件组成的继电逻辑电路，更换为可编程序控制器(简称PLC) 控制的继电逻辑电路，便于设计人员进行数控设计和编程控制，新增的PPU主机9-1(数控 机床人机控制界面)，可以使不懂数控编程的机床加工人员可以通过中文界面，进行程序选择 和参数设定，实现轧辊7数控自动加工；维修人员可以通过数控机床人机控制界面的报警界 面，了解机床故障停机的原因，减少机床维修时间。通过数控装置，使原有的普通重型卧式 车床变成为结构合理、操作方便、安全可靠的数控车床。

所述的机床控制站9固定在机床刀架座17上，能够随刀架的移动而运动，便于操作人 员随时观察与操控，该机床控制站由以数据线相连的PPU主机9-1、MCP控制面板9-2、MINI 手持单元9-3组成，PPU主机9-1采用西门子SINUMERIK828D数控系统，集CNC、PLC、 操作界面以及轴控制功能于一体，型号为PPU261.2；MCP控制面板9-2是与PPU主机配套 的专用标准数控面板，能进行工件车削或铣削的编程与加工操作，MINI手持单元9-3也是与 PPU主机配套的专用手动操作部件，能手动分别控制X、Z轴电机的微量转角运行，便于加 工过程中手动对刀和调整进给量。机床控制站9的面板上还装有主轴电机的电流显示仪表， 能观察到机床主轴的负载状况，便于操作者在安全范围下确定进刀深度，提高加工效能。面 板上安装的带钥匙开关，能防止他人无证操作机床，安装的急停按钮，能在机床出现故障时 紧急停车。

所述的电控柜20布置在机床的头架侧，通过电缆与机床的电气设备相连接。电控柜内 主要安装有机床控制所需要的UPS电源、直流调速装置、伺服驱动装置和配套的PLC控制 低压电气设备。UPS电源是为保护数控装置的数据不会因为突然停电而丢失，出现故障断电 时能记录故障的报警信号，便于维修人员检查维修。电柜内安装的直流24V电源20-6的型 号为6EP1336-3BA00，为电控柜20内的所有24V电气部件提供电源。

所述的电控柜20内，安装主轴直流调速装置和刀架进给的伺服驱动装置的主回路电路。

如图6所示：直流调速装置20-2采用西门子公司6RA8085-6DV62型全数字式直流调速 装置，能控制主轴电机1进行四象限运行，永磁式测速发电机1-1安装在主轴电机的尾部， 能在转速为2000rpm时输出110电压，用于主轴电机的速度反馈控制。花盘旋转编码器3安 装在主轴箱内，用来检测花盘的旋转角度和转速，其订货型号为6FX2001-2CC50；编码器模 块20-8的型号为SMC30(订货型号为：6SL3055-0AA00-5BA3)，它能将花盘编码器3的信 号转换后通过Drive-CLiQ总线传给PPU主机9-1，进行实时显示，并通过输出端(X252-1， X252-2)输出模拟信号控制直流调速装置直20-2的输出，实现对主轴电机1(直流电机)的 转速与方向控制。图6中空气开关QF10，为直流调速装置提供工作电源，当主轴电机出现电 源缺相、速度反馈丢失或堵转等故障时，该直流调速装置能发出信号，接触器KM10失电断 开，保护此装置安全，并显示故障代码，便于维修人员检修故障。

刀架伺服电机的控制装置采用西门子公司SINAMICSS120交流伺服控制器，伺服电源 模块20-3的产品型号为6SL3130-6AE21-0AB1，X轴的伺服驱动模块20-4的产品型号为 6SL3120-1TE21-8AA4，驱动的X轴伺服电机16的型号为1FT7066-5AH71-1CG0(12NM,4500 转/分)，光电编码器16-1为此X轴伺服电机自带的部件；Z轴的伺服驱动模块20-5的产品 型号为6SL3120-1TE23-0AA3，驱动的Z轴电机18采用型号为1FT7086-5AH71-1CG0 (28NM,4500转/分)的伺服电机，光电编码器18-1为此Z轴电机自带的部件。X轴和Z轴 电机自带的光电编码器不仅可以控制X、Z轴电机运行速度，也能实现机床半闭环位置控制， 由于轧辊车削精度要求不高，本伺服系统没有安装位置闭环控制用的光栅尺。图5中的伺服 电源模块能在出现电源缺相、速度反馈丢失或堵转等故障时自动停止供电，保护伺服系统不 受损坏；一旦伺服电源模块出现短路故障，空气开关QF23能自动断开，防止伺服系统进一 步损坏。

所述的电控柜20内，装有与PPU主机9-1以数据线相连的数字输入输出I/O模块20-1， 型号为PP72/48D2/2A。电控柜20内还安装有继电控制电路20-7，主要由空气开关、继电器、 接触器及相关低压控制元件组成，能接受输入输出I/O模块20-1的控制信号提供伺服装置和 直流调速装置的交流电源及使能控制信号，控制各种电机运行；能控制床头箱内电机和电磁 阀动作，实现润滑和自动变档，通过采集现场信号输送到输入输出I/O模块20-1，可以监控 床头箱内的主轴油温，防止润滑不足引起轴瓦磨损；控制尾座内电机和电磁阀动作，监控套 筒顶紧压力，防止出现故障损坏工件；同时为头架侧中心托架控制站6-4、尾架侧中心托架控 制站10-4及铣头控制站8-2提供动力电源。

所述的机床的电气数控系统的电气框图如图5所示：图5是根据SINUMERIK828DSL 标准结构框图进行设计的，基于面板的SINUMERIK828DSL是一款紧凑型数控系统，支持 车、铣工艺应用，完全独立的车削和铣削应用系统软件，可以尽可能多地预先设定功能。PPU 主机9-1通过Drive-CLiQ总线与全数字驱动SINAMICSS120实现高速可靠通讯，驱动X轴、 Z轴电机按指定两轴联动程序运行，还能与编码器模块20-8实现高速可靠通讯，将花盘编码 器3的信号变成转角显示与速度显示，并通过输出模拟控制信号控制直流电机的旋转速度与 停止位置，实现自动分度铣削加工。PPU主机9-1通过PROFINET总线与MCP控制面板9-2 和输入输出I/O模块20-1相连，主机内PLC梯形图最大步数可达24000，能实现复杂的继电 逻辑编程控制，能够充分满足机床的各项控制需要，继电控制电路20-7中的继电器与接触器 的通断由输入输出I/O模块20-1输出信号控制，可以将输入的380V交流电源正确的分配到 各个执行单元，按照规定程序要求动作，同时，将现场传感器和限位开关信号送到输入输出 I/O模块20-1的输入端，使数控系统能自动寻找参考点，建立机床的坐标系，并能根据现场 信号进行故障报警与保护，防止故障损坏机床部件。

三、应用举例：

下面用两个例子简单介绍一下本发明的工作过程。

1.车削加工：

图7显示的是进行车削加工的程序框图，首先，将轧辊7按照图1所示的方法进行装卡， 轧辊7安装完成后，用MINI手持单元9-3进行对刀操作，然后在人机界面上选择预先存储在 主机内的车削加工程序，并根据轧辊7的加工要求输入相关技术参数，确认正常后，按“开 始”键，机床将根据程序，启动花盘，带动轧辊7旋转，X、Z轴电机根据程序规定的曲线驱 动刀架8对轧辊7进行车削加工，如果中途发现问题，可以按“停止”按钮，暂停加工，处 理完后还能继续自动加工，直到程序走完；若问题不能处理，也能中断程序停止加工。

2.铣削加工：

图8显示的是进行铣削加工的程序框图，首先，将刀架8上的刀具换成原生产厂家提供 的专用铣头，接上铣头控制电缆接头，操作铣头控制站8-2，试验一下铣头动作是否正常。将 轧辊7按照图1所示的方法进行装卡，轧辊7安装完成后，用MINI手持单元9-3进行对刀操 作，然后在人机界面上选择预先存储在主机内的铣削加工程序，并根据轧辊7的加工要求输 入相关技术参数，确认正常后，启动铣头电机旋转，按“开始”键，机床将根据程序，启动 花盘带动轧辊7旋转一定角度后停止，X、Z轴电机根据程序规定的曲线驱动铣刀对轧辊进行 铣削加工，如果中途发现问题，可以按“停止”按钮，暂停加工，处理完后还能继续自动加 工，直到程序走完；若问题不能处理，也能中断程序停止加工。

表1主轴速度变换时电磁阀线圈与限位开关状态表