数控热旋压加工中心的改造


伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言:

 

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 1概述

加工中心19世纪末期从西班牙DENN公司引进的数控热旋压加工中心,主要用于金属筒形部件的热旋压,由于加工中心使用时间过长,部分配件老化,使其加工精确度降低,而且存在设备部件复杂、维修成本高等问题。因此为了保证生产,降低维修成本,我们通过对进出料系统、温度补偿等装置,以及部分电气系统和机械系统的改造,加工中心的进出料系统采用气动式装置,加工中心的驱动轴采用SIMODRIVE 611D伺服驱动,从而使设备恢复原貌。

2加工中心结构的构成

加工中心主要包括主轴驱动、液压系统、进给轴驱动、上下料装置、润滑装置、刀具管理等,由直流电机作为主轴(SP軸,其作为旋转轴,可分为高速和低速旋转,并带电动换挡结构,主轴电机采用原来加工中心的直流电机,由ABB公司生产的M3AA 250 SMA-4型电机:横向轴为X轴、纵向轴为Z对着主轴),其中Y轴为虚拟轴,需要适配第三几何轴„ X轴和Z轴的位移检测元件采用的是绝对值编码器,通过液压驱动控制X轴和Z轴的位移量。这样通过三轴联动,可以对金属圆筒部件进行热旋压。

3西门子840D数控系统简介

西门子 840DSIMODRIVE611D 数字驱动和 S7-300PLC,MTS位移传感器作为位置和速度检测元件,通过伺服H控制油缸活塞的位移量,经各信号的相互传递,构成全数字闭环控制系统„该系统适于加工中心各式各样复杂部件的加工任务,并有其精度高的特点。它由N⑶(数控单元)MMC、PLC等部件构成该数控系统,并用总


线相连各部件来完成信号的传输任务。

3 1 NCU控制模块

NCU单元是西门子840D数控系统中的中央控制单元,它为系统的核心,负责处理CNC的一切功能及加工中心的控制,它与611D伺服驱动的总线连接,用来接收数控指令并向系统提供信号反馈;NCS7-300PLC内的CPU都一起集成在NCU模块中,与MMC主轴驱动、伺服驱动等连接。

3.2人机界面

它是MMCOP建立的西门子840D与操作者互相交互的界面,是执行NC数据的输入以及数据的显示,其中OP单元,带有10.4寸的TFT显示屏、NC键盘;MMC是一台小型计算机,并带独立的CPU硬盘和软驱,其中PCUp操作面板匹配而设计的MMC模块,该加工中心为PCU50,并配有高级HMI,同时带有WINDOWSNT4.0,用于人机可视化交互,如编程、诊断等功能;其中MCP是数控操作台上有用户自定义功能按键的操作面板,通过MP总线连接各模块,主要控制加工中心的相关动作、主轴以及进给轴。

3 3 PLC控制模块

PLC模块是NCU的子模块,由电源模块Cp3和接口模块to!以及信号模块(S妯等组成,用于加工中心的控制与监控。其中电源模块_是PLCNC的供应电源;接口模块W是用在不同等级的互连:信号模块feivilDIfeM32l)、DI/DOSM32》、DOfeM323等。其中西门子公司提供的840—包含有加工中心的部分程序,安装下载后可实现主轴的旋转以及X轴和Z轴的控制,还可以增加用户自定义的程序来实现液压、气动、润滑、冷却等辅助控制,这些功能需要在SIMATIC Manager软件上编程才能实现。

4加工中心设计

4.1进给驱动控制原理

该加工中心系统是全闭环控制系统,采用MTS磁制伸缩式位移传感器,为其提供位置反馈和速度反馈,其输出为绝对数值SSI数宇输出,有着控制精度高,信号不漂移及变值的特点;在伺服油缸中装有浮动永磁磁环,当磁环移动时上下感测到的位移即为活塞的位移。当CNC发出指令时,信号通过NCU各总线传递给伺服驱动系统,当位移传感器检测的位置不在指令发出的位置时,它通过位置控制电路输出±10V的电压信号,传送到伺服编码器使能端(DE),控制液压缸活塞的位移置,同时,位移传感器输出0-10V的速度信号,反馈给加工中心,位移传感器发出的位置和速度反馈信号传输到系统后,对伺服阀作出相应的位置和速度调整,从而对进给轴的位移和速度实现精确控制,并在人机界面中显示出来;当位置传感器检测到CNC给出的指令一致时,位置控制电路系统停止发出±10V电压信号,从而进给轴停止。如图1。

4.3上下料装置的改进

 

为了安全,降低成本,操作简单,我们采用气缸作为上下料装置,首先把金属圆筒经过中频加热到一定的温度后,把加热好的料进入旋压机加工时,用小车把料推向旋轮底部,再用顶料气缸把料推向旋压机卡爪内,通过卡爪夹紧、加热补偿,主轴旋转,进行热旋压;完成后,出料时,首先出料气缸把小车推向出料口,卡爪松开后,顶料杆把金属成形圆筒推出到小车上,推出来后,小车再慢慢退回到出料的初始位置,进行自动下料,从而实现上料和下料的全部过程。图3为上下料装置。

5.机床调试

 

5.1 PLC程序设计加工中心的外部动作由MCP操作面板的用户自定义区域在PLC中设定地址,其主轴和X轴、Z轴也在MCP控制面板上„通过线路检查合理后方可试车,调试时,首先对系统的PLC程序及NCK数据总清,PLC程序才能调试。通过安装840dtoolbx后,打开S7-300软件就能打开gp8x0d65这个文件夹的程序,下载到CPU中,然后对FC功能块进行调试,下载成功后,MCP上的灯不再闪烁,同时对加工中心的各轴参数进行修改后,各轴就可以正常工作,同时还需对加工中心数据以及PLC数据备份„通过PLC的编程,能够对系统的各种信号进行处理,与对轴的定位控制以及外围的控制。

5.2报轚文本制作

当加工中心发生故障时,显示屏上会提示故障信息及故障代码,同时,加工中心可能停止工作,以提醒操作者采取适当的措施去处理该机床,为加工中心的维护提供了便利。报警由系统报警、用户报警组成,其中系统报警是加工中心在出厂前已经编辑好的报轚文本,这些报轚的代码可以通过《西门子840D诊断手册》查阅该报警的具体问题及解决措施。

用户报警文本制作:

在制作用户报警时,首先要在MBDDE.INI文本中进行相关设置,同时还需要具备三个条件才能实现:

0) PLC程序处理相应报譬信号

用户自定义报警共有25组号码,每一组有64个号码与之对应,如DB2.DBX184.3对应的报警号为700035,如图4在编写PLC程序时,要对该加工中心的报警编写合适的报警号,以便出现故障时查验。为实现报警,还需触发相应的报警信号在NC设置的激活动作。

 

该加工中心发出的报警帮助信息则由NC自动处理,但出厂时设置的加工中心报警及操作信息经接口信号传送到DB2进行处理,这些信号再通过功能块FC10PLC传递给MMCNC,并且在MMC上显示报警信息和故障代码。当加工中心报警信号由0变为1时,报警信息在MMC上立刻显示,由1变到0时,只要操作者按下复位键,系统及时复位,报警代码消失,如图5所示。

系统

当我们需要编写英文报警文本时,需在MMC中的MicrosoftDos环境中的ASC n编辑器中编写,但编写中文报警文本时,必须通过个人电脑安装的winpcin软件编写中文报警信息并把MYPLC-CH.COM文件传输到mb.dir文件中才能实现该报警。

6结束语

该加工中心通过改造后运行比较稳定,功能强大,程序设计简单,维护方便,加工精确度得到提高,降低了设备维修成本,提高了设备利用率。



 

 

伯特利数控是一家集销售、应用及服务于一体的公司。产品包括:CNC加工中心钻攻中心龙门加工中心雕铣机石墨机五轴加工中心立式加工中心卧式加工中心等。我们机床的生产工厂设在广东省东莞市,目前其生产的加工中心70%出口,其中出口到欧洲占到50%。我们尽心、尽力、尽意的服务!

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