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SIELEMANN RFrB80数控立式内外圆磨床改造pdf

发布时间:2020-01-24 16:56

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  黻 与躺 R研mngandManifenance SIELEMANNRFrB80数控立式内外圆磨床的改造 胡国清 (武汉华中自控技术发展有限公司,湖北 武汉430077) 摘 要:阐述了RFrBS0磨床改造的方案及实施过程中的主要技术要点,包括参数组切换、动平衡系统、电磁 吸盘控制、磨削加工界面等。 关键词:数控磨床 改造 中图分类号:TH17 文献标识码:B TransformationofNCverticalinternal-externalgrinding machineSIELEMANN typeRFrB80 HU Guoqing (WuhanHuazhongAutomationTechnologyDevelopmentLtd.,Wuhan430077,CHN) Abstract:Theschemeandprimarytechnoloyg ofRFrB80grindingmachinetransformationisexpatiated。including parametergroupsswitchover,dynamicbMancesystem,electromagneticchuckcontrol,grindingMMI, etc. Keywords:NC GrindingMachine;Transfomr ation 仍是国内机床行业的难题。根据原机床的状态制定切 1 机床概述 实可行的改造方案是关键,经过拆前对原机床的几何 RFrB80数控立 式 内外 圆磨床 是德 国 HANS 精度、重复定位精度、加工功能、液压润滑冷却方面的 SIELEMANN公司在上世纪90年代初生产的,可磨削 问题等进行统一检查,结合使用中问题的统计制定改 内圆、外圆、平面、孔底面等,工作台具有偏心调整数 造方案如下 : 显,可手动调整偏心量磨削偏心内外圆。机床最大加 工直径800mm,工作台移动 轴行程 1000mm,磨头 垂直移动 z1、z2行程 780mm,立柱旋转 Q轴行程 200。,砂轮修整器安装在工作台上。 机床 、z1、z2轴传动均为伺服电动机驱动滚珠 丝杠带动轴移动,z1、z2轴各带有2个平衡油缸,平衡 油缸压力通过比例 阀分流控制;工作台通过液压静压 浮升,工作台旋转轴s1通过伺服电动机经减速箱和皮 带驱动旋转,工作台上下层通过6块 电磁铁控制是否 夹紧,台面为电磁吸盘用于固定工件 ;立柱通过液压静 压浮升,Q轴传动通过伺服电动机经谐波齿轮箱和齿 图1RFrB80立式内外圆磨床外观 圈驱动旋转;内外圆磨头传动均通过异步交流电动机 机械方面将 、z1、 轴伺服电动机、滚珠丝杠、 通过皮带驱动磨头旋转 ,其中外圆磨头带有动平衡调 轴承、滚动导轨块全部更换,Q轴、s1轴伺服电动机更 整系统。机床外观如图1所示。 换,相应的各轴电动机接 口重新设计,更换磨头轴承、 2 改造方案 传动皮带,所有防护门移动直线轴承更换,另外液压、 润滑、冷却液部分动作不正常、泄漏等问题统一解决。 在机床行业中,磨床因其精度高及机床动态特性 电气方面采用 SIEMENSSinumerik840D数控系 好等要求使得改造的难度较大,多种磨床 的关键技术 统进行全面改造 ,原电气系统全部拆除。系统设置为 ZU ,,n串幂b警朋 R ngand nfenance改装与维修 车床模式,轴的工件坐标为直径显示,Z1、Z2在操作 1400Ratedmotorspeed:电动机额定转速 (r/min) 与编程上均视为一个 z轴,根据当前磨头来决定实际 上述所有参数,包括 1119和 1129必须与实际电 的移动轴,、Z1、Z2轴均采用 HEIDENHAINLS487C 动机匹配,以使 电动机工作正常,1146的值对应 611U 玻璃光栅尺实现闭环控制,Q轴设置为 PLC轴,绝对 模拟给定输入电压 10V,该值应与 NC参数MD32250 值编码器反馈 ,内外圆磨头 电动机分别为 7.5kW、11 相匹配 。参数组的切换利用 611U的自定义 DI端子 kW,通过一台611U装置驱动,采用其参数组切换功能 来控制,切换成功与否可通过 SincomU来监控 ,并通过 实现两台电动机 的控制 ;电磁吸盘采用德 国 Wagner 自定义DO端子来跟踪生效的参数组,以控制相应的 MagneteL752控制器控制上磁和消磁 ,磁力大小通过 接触器闭合。2个主轴的速度匹配与限制,通过 PLC 编码开关控制;外圆磨头的动平衡调整装置更换为德 调用 FB3来修改NC参数32250、32000、36200等来实 国MPMAB240控制器,可 以通过 自动或手动方式来 现,每次内外圆磨头切换后PLC控制 自动修改参数并 实现砂轮的动平衡调整 。磨削加工程序分为内圆、外 软复位使参数生效。 圆、平面磨削,其中内外圆均有锥度磨削,砂轮修整分 3.2 动平衡系统 为内圆砂轮直径与底面修整、外圆砂轮直径与底面修 外圆磨头的动平衡系统选用德 国MPMAB240控 整,将 以上功能需求融合编制成 7个程序,并将可能变 制器,结合测振仪反馈信号和转速信号,通过电磁感应 化的数据用A定义变量或 R参数代替 ,然后采用 来控制两台平衡调整电动机的运动方向,调整相应的 EasyMask软件设计与制作人机交互界面,便于操作人 平衡块的位置,从而达到动平衡 自动调整的目的。所 员输入加工数据,人机界面中带有加工过程与设备状 有参数通过触摸屏相应的菜单输入,也可以通过软件 态监控和立柱旋转操作流程监控等 。 嵌入到 SinumerikHMIAdvanced软件 中,集成操作。 经过安装调试 ,该系统工作正常,反应灵敏,可 以通过 3 技术要点 自动或手动方式来实现砂轮的动平衡,不平衡量小于 要实现以上的改造方案,有很多技术工作要做,如 0.06 m。 z1、z2在操作上视为一个 z轴 ,需要修改 FC25;立柱 根据振动传感器和速度传感器的特性设置AB240 旋转Q轴的PLC定位是一个流程控制,涉及到X/Z1/ 的硬件参数(Speei~Parameter,参数仍为德语标识): z2的状态与坐标位置要求、前/后防护 门的开关、磨头 Schwingungsfuhler:1:1,振动传感器的信号放大 的状态、定位销动作、各限位的状态连锁等,采用流程 比 控制编程方式使程序流程清晰、可读性好 。下面就其 Drehzahlsensor:NPN,速度传感器输出为NPN型 中几个主要的调试技术进行阐述。 Vorgabedrehzahl:AUS,默认平衡速度设置无效 3.1 参数组切换 根据外圆磨头正常工作的平衡特性需求与机械状 内外圆磨头通过ANA模块作为一个模拟主轴在 态,设置适当的动平衡量参数 (LimitParameters): NC中直接编程,其2台电动机功率、转速等参数不同, InToledanz:0.06 m,不平衡量限值 因此需用到611U的参数组切换功能。 Aul3erToleranz:0.09Ixm,不平衡量超出范围值 611U 的参数组切换功能的设计与调试类似于 UnwuchtAlarm:O.2Ixm,不平衡量报警值 6RA70、6SE70等西门子产品,支持最多4台不同参数 Drehz.Kleiner:l000r/rain,转速下限 的电动机 ,通过 SincomU设置实际使用的参数组数量, Drehz.Grosser:1800r/min,转速上限 并设置好相应的各组主要电动机参数: 3.3 电磁 吸盘控制器 1103Ratedmotorcurrent:电动机额定 电流(A) 电磁吸盘的控制选用了德 国WagnerMagnete公 1119Seriesreactorinductance:定子感抗 (mH) 司的最新产品L752系列数字控制器来实现吸盘的上 1129CosinePhipowerfactor:功率因素 磁、消磁。其磁力大小通过一只6档格雷码编码开关 1130Ratedmotorpower:电动机额定功率 (kW) 控制 ,根据磨削工艺来选择相应 的档位。线Ratedmotorvoltage:电动机额定电压 (V) 台面底部安装的旋转滑环来连接 ,相应的联锁与控制 1134Ratedmotorfrequency:电动机额定工作频率 通过 PLC程序来实现 。 (rIz) 选择的控制器为752一ST/1,一个控制器可最多支 1146Maxinummotorspeed:电动机最大允许转速 持4个功率模块,选择的功率模块为752一LT/EP30,最 (r/min) 大 电流 30A。 ; 0等’0 黼 与簟修 ngandM nance 在使用控制器前需对其进行组态,可以通过跨接 切换到AUTO方式,加工开始进行。在砂轮修整画面 片手动组态,也可以通过单独购置的Pc版软件来组 中,对重要的数据如砂轮修整零偏值等进行了加锁保 态。手动组态时通过 X4上的HK4、HK3、HK2、HK1、 护 ,防止误操作。 UMP、SPA共 6个端子的组合状态实现。每次手动组 3.5 直径模式 态需维持最少4s才能生效,且各个独立的组态码不 对于立式内外圆磨床来说, 轴的位置显示应设 能组合进行。如吸盘类型为永磁电磁吸盘的组态码为 置为实际行程的2倍,类似于立车的 轴 。要使直径 010011,6档格雷码夹紧力档位组态码为 100111。以 显示并在编程 中采用直径编程 ,需修改参数如下: 上组态完成后可连接 电磁吸盘进行对象测量,其组态 MD9020TECHNOLOGY=1,1为车模式,2为铣模 码为 000011。如果需要对控制器 内部的继 电器进行 式 复位,则可通过组态码 111111来实现。组态完毕后就 MD27800TECHNOLOGY — MODE=1,1为车模式, 可以通过外部按钮来控制电磁吸盘的上磁与退磁,并 2为铣模式 MD20360 TOOL PARAMETER DEF MASK = 通过控制器 自带的输出信号控制相应的指示灯。 — — — 3.4 磨削加工界面 C0H,位6、7置 “1”,分别激活直径值计算与读取。 MD20100DIAMETER AX 内圆砂轮有 th90mm、西150mm、西l75mm三种规 — — DEF= ,设置 轴为 格,分别设为 l、 、乃,外圆砂轮设为 。砂轮修整 直径模式轴 程序中根据实际修整量 自动修改刀具磨损数据 ,在磨 这样 ,只要在工件坐标系下 轴行程值就显示为 削加工程序中调用刀具数据进行补偿。后台的NC程 机床坐标下的2倍。在NC编程时加上模态指令DIA. 序将有关锥度和补偿数据的计算统一规划考虑。 MON且Ⅱ可。 程序调试完毕后,设计与制作人机对线 系统分辨率 输人相应的加工数据,即可 自动完成各种磨削、砂轮修 由于每次进刀量小,有时可能为 0.003mm或 整及补偿等任务。砂轮规格的选择、安全磨削增量、安 0.005mm,所 以半径显示应为0.0015mm或 0.0025 全退让距离等加工参数直接在画面中设置。加工过程 mm,HMI默认的小数点后 3位显示不能满足加工的需 中,工件坐标值、已磨削量、剩余磨削量、磨削进程等均 求,需要修改如下参数: MD10200INT INCR PER 在画面中实时显示,使机床的效率和可操作性得到了 _ — — MM:10000,位置值计 很大的提高。同时设计了过程数据与机床信息监控画 算分辨率设为小数点后4位 MD9004DISPLAY 面,配合故障诊断报警,使机床的故障率和故障时间得 — RESOLUTION=4,显示分辨率 到降低。图2是内圆磨削的界面,画面中的 “当前位 设为小数点后4位 置”软键可将对刀后的当前位置设为工件坐标零点, 这样 ,系统就会 自动提高计算与显示精度。当然 方便操作;画面中的 “修改”软键可将画面 中的可修改 一 台机床的加工精度主要取决于机床的几何精度、定 部分置为修改状态,允许数据输入;画面中的 “确认” 位精度和重复定位精度,只有机床精度和测量系统精 软键表示确认画面中的加工数据输入完毕,系统自动 度达到或接近于系统的计算与显示精度,这样的设置 才有意义。 4 结语 经过机床的整体改造,原有的隐患得到了根除,新 的控制系统功能强大,运行可靠,电磁控制器和动平衡 系统反应灵敏,运行稳定。系统运行稳定,交付使用以 来尚未出现故障;几何精度、定位精度和重复定位精度 均达到或超过该机床 的出厂精度标准,、zl、z2轴重 复定位精度分别达到 8 m、6 m和4 m(德国 VDI3441标准)。 (编辑 孙德茂) (收稿日期:2010—11—30) 文章编号:llo85l ”。 。 。_ll j 如果您想发表对本文的看法,请将文章编号填入读者意觅调查表中的榴应 · 182 · zun M

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