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引言
随着社会生产和科学技术的迅速发展,机械产品的性能和质量不断提高,改型频繁。目前,机械加工对机床不仅要求具有高的精度和生产率,而且还要具备柔性,即灵活通用,能迅速适应加工零件的变更。数控机床很好的解决了形状复杂、精密、多变的零件加工问题。它具有适应性强、较高的加工精度、稳定的加工质量和高生产效率的优点。数控机床在机械制造业中的地位越来越重要。
数控机床是以数控技术为代表的高新技术,应用于传统制造业和新型制造业形成的机电一体化产业,是现代工业的数字化装备。是一种高度的自动化机床,利用数字信息对机械运动和工作过程进行控制,灵活而高效,技术复杂,成本较高。随着电子技术、自动化控制、计算机技术、数字信息技术、电动机技术的发展和电子产品成本的降低,特别是现代计算机控制技术和精密测试等技术的飞速发展,数控技术也随着迅速向前发展,推动了数控设备更快的更新换代和不断地扩展使用范围,数控机床在机械制造业中被广泛使用。
许多老式通用机床已不能胜任现代加工业的技术要求,旧式数控机床也由于受到当时科学技术的限制,系统分辨率不高,机床精度也达不到要求,甚至由于使用年限较久,电器元件老化而使系统不能正常工作,面临淘汰。由于购买新型数控机床花费较高,许多机械制造公司都在试图通过将老式通用机床改造为数控机床,将旧式数控机床升级改造为新式数控机床来提高机床的技术性能。
第一章改造方案分析
选择数控系统
我公司瑞士生产SIP 740龙门式铣床,原数控系统采用BOSCH MICRO 8系统,伺服系统采用直流调速系统驱动四个进给轴直流电机,采用感应同步器作为位置检测。该机床已使用二十多年,原数控系统和电气控制系统元器件已老化不稳定,故障频繁无法正常工作而耽误生产,而机床的机械性能还基本良好。于是2008年决定利用日本FANUC 0i MD 数控系统对其电气控制系统进行技术升级改造。
日本FANUC-0iMD 数控系统的特点
FANUC 0i MD是BEIJING-FANUC公司的新一代通用型FANUC 数控系统产品,数控系统在电气结构上主要有:
⑴ puter Numerical Control 即计算机数字控制系统
⑵内置PMC——Programmable Machine Control 及接口电路。
⑶主轴及伺服驱动装置。
其CNC 系统平台及软件完全由FANUC 公司开发,没有Windows 界面,C、伺服及主轴驱动、内置PMC(programmable machine tools control)软件及I/O 电路组成和外围开关组成。硬件采用SMT——表面贴装,有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装,各个控制板高度集成,使可靠性有很大提高,而且便于维修、更换。驱动采用及α及αi系列β及βi系列全数字伺服装置,特别是αi C至伺服采用FSSB(Fanuc Serial Servo Bus——FANUC串行伺服总线)结构,反馈装置采用高分辨率编码器,分辨率可达100万/转。各伺服轴挂在FSSB总线上,实现总线控制结构。光缆传输,具有HRV1~HRV4——High Response Vector(高精度矢量控制)功能,大大提高伺服控制的刚性和跟踪精度,可以实现高速高精度轮廓加工,FANUC 0i MD最多可控制5个伺服轴,可同时控制4个伺服轴(四轴联动)。
主轴控制也引入HRV技术,实现高响应矢量控制,提高主轴速度和位置控制精度。其目的是对交流电机矢量控制从硬件和软件方面进行优化,以实现伺服装置的高性能化,从而使数控机床的加工达到高速和高精度。主轴电机同样采用全数字指令控制技术,基于伺服电机的主轴控制,最多可控制2个主轴,
全数字主轴电机可以实现双轴同步,C轴定位(实现位置控制),而主轴装置的HRV控制特点:①设置HRV滤波器,减少机械谐振影响,加大速度增益,提高系统稳定性。②精调加减速,提高同步性。③降低高速时绕组温升。
FANUC 0i MD数控系统具有很强的DNC功能,具有标准嵌入式以太网和提供串行RS232C传输接口,使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行,从而实现高速的DNC操作。FANUC系统提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令,这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序,而且增加了编程的灵活性。提供丰富的维修报警和诊断功能,维修手册为用户提供了大量的报警信息,并且以不同的类别进行分类。系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。FANUC系统运行可靠,调试容易, 并且具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为0~45℃,相