C61125双柱立式车床的数控化改造

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序言C61125为双柱立式车床，左右柱均配有立式刀架和侧刀架，刀架的传动采用滚珠丝杠。横梁的放松、夹紧及左右滑块、侧刀架的平衡均采用液压平衡。工作台采用手动变速，可获得16种转速。升级改造要求右立式刀架改为数控刀架，取消右侧刀架；工作台变速改为自动控制变速。加工时既可以选用右立式数控刀架进行自动加工，又可以选左立刀架或侧刀架进行手动加工。2

方案确定根据实际情况，从经济的角度出发，数控系统选用SIEMENS808DADVANCED，伺服放大器选用SIEMENSV70型，伺服电动机选用SIEMENS1F6型，选X

轴伺服电动机的静态扭矩为30N·m，Z

轴伺服电动机的静态扭矩为40N·m且带抱闸，两轴均与滚珠丝杠直连，取消相应的电磁离合器。工作台原采用55kW的三相异步电动机保留，工作台换挡变速取消手动变速，新增４个二位四通阀，以实现自动换挡变速。机床的操作面板全部集中到SIEMENS808DADVANCED机床控制面板（MCP）上，在MCP上设置两个按键，一个用于选择数控控制有效还是手动控制有效，另一个用于选择左立式刀架有效还是左侧刀架有效。针对以上的改动，决定电气部分重新设计。3

方案实施（1）油泵、工作台及横梁电气主回路的设计电气主回路如图1所示，机床运行首先起动油泵电动机M1，接触器KM1吸合油泵工作，为机床各部件提供润滑和所需的压力油，油泵没有开起，机床不能运行。工作台电动机M2采用星三角降压起动，接触器KM4吸合M2处于星形运行，KM5吸合M2处于三角形运行，KM2、KM3控制工作台的正反转，工作台停止采用能耗制动，由KM6、KM7及KM4实现。横梁升降通过KM8、KM9和横梁升降电动机M3实现。图1电气主回路（2）左立式刀架及左侧刀架的电气主回路设计左立式刀架快速进给由接触器KM10及快速电动机M4控制，进给由接触器KM11、KM12、KM13及进给电动机M5结合电磁离合器YC1、YC2、YC3、YC4和YC5实现水平或垂直方向的运行。进给电动机M5为双速电动机，根据选择电动机可获得不同的转速，从而获得不同的进给速度。侧刀架的电气主回路与左立刀架相似，不在赘述。

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数控部分的设计（1）数控系统总体连接SIEMENS808DADVANCED数控系统与伺服放大器的连接采用DriveBus总线，相较于原808D数控系统连接更简便，抗干扰能力更强，传输速度更快，调试也更简单。DriveBus总线由数控系统的X126接口连接到X

轴伺服放大器的X10接口，再由X

轴伺服放大器的X11接口到Z轴伺服放大器的X10接口，特别要注意DriveBus总线的终端电阻插头，否则DriveBus总线不能正常工作。数控系统总体连接如图2所示。图2数控系统总体连接（2）PLC的设计由于设备既有数控控制轴又有普通进给轴，这样增加了设计难度，在重新配的电气柜中，把原来普通元件的控制全部采用PLC进行控制，从而大大地减少了电气柜配线的工作量，提高了机床可靠性和控制的灵活性。因接线要求简洁和整齐，除急停开关、手摇脉冲发生器的轴选和倍率信号分配在数控系统的数字输入接口X100外，其他输入输出信号全部分配在X301、X302两个50芯的数字输入输出接口，具体如图3所示。图3信号分配5

机床操作面板的整合由于保留了原设备的左立式刀架和左侧刀架，其操作按键不整合到SIEMENS808DADVANCED自带的机床操作面板（MCP）上，操作起来极不方便还容易发生冲突，因此将操作按钮做了如下整合：操作面板（MCP）上有K7～K12备用键、4个空白键、卡盘夹紧键、内外卡选择键及尾座控制键共13个按键未定义，可作他用。另外，手摇脉冲发生器选用自带倍率和轴选的手脉盒，并将倍率和轴选信号接入数控系统的数字输入X100接口，这样MCP上的X1、X10、X100这３个按键就可转为他用。原立式车床操作中的液压启停键、横梁上升和下降键共计4个按键，左侧立式刀架的快速、进给、停止、向上运行、向下运行、向左运行和向右运行共计8个按键，同样侧刀架也需要8个按键，工作台还需增加１个点动键和换挡键，MCP上只有16个未定义按键明显不够，为了解决这一问题，进行了如下分配：首先选１个带指示灯的按键作为选用数控控制轴还是普通进给轴的选择开关，如按键的指示灯点亮表示普通进给轴选择有效，此时左立式刀架、侧刀架、横梁的升降均有效，数控的X

轴、Z

轴手动、自动操作均无效；指示灯熄灭表示数控控制轴选择有效，X

轴、Z

轴手动、自动操作均有效，而普通进给轴操作无效；用同样的办法再选另１个带灯的按键区分左立式刀架和侧刀架的控制，这样左立式刀架和侧刀架只需9个按键就可满足控制需求。工作台作为公用部分，除数控自动运行外均可以手动控制，工作台正转、反转、停止按键在MCP已定义。经实际PLC程序编制、调试，完全达到设计的目标[6]。6

结束语设备改造成功后，实现了１台机床数控和普通两用，而所花成本还不到买同类型号数控机床的１/３，实现了少花钱多办事，