华中世纪星HNC21TF数控装置在车床改造中的应用.doc

华中“世纪星”HNC-21TF数控装置在车床改造中的应用 汪 泓 摘要： 简单介绍华中“世纪星” HNC-21TF数控装置的性能特点和旧机床改造应具备的工艺条件，阐述利用“世纪星”数控装置进行车床改造的方案与步骤，整个过程即节约了成本，又发挥了旧机床的内在价值。 关键词： “世纪星”数控系统、主轴与反馈、伺服与超程保护、建立参考点。 前言： 华中数控开发的“世纪星”数控系统是具有自主知识产权的新一代开放性、网络化数控系统，它具有质量好、性价比高、新产品开发周期短、系统维护方便、配套能力强、开放性好、便于用户二次开发和集成等许多优点，而价格为国外同类产品的30%--60%，基本满足用户对低价格、高性能、简单、可靠数控系统的要求， 能够在机械制造行业中发挥巨大的作用。HNC-21TF数控装置采用先进的开放性体系结构，内置嵌入式工业PC机、配置8.4英寸彩色液晶显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌入PLC接口于一体，具有性能高、配置灵活、易于使用、可靠性高的特点，能够实现改造所要求的各项功能，利用“世纪星”数控装置来对普通机床进行改造，能够改善产品质量、提高劳动生产率，减小劳动强度，很好地解决了现代机械加工中结构复杂、精密、批量小、多变的零件加工问题，同时还能解决设备闲置和减少资金投入等问题，发挥闲、旧设备的潜在价值，加快产品生产速度，确保产品合格率，更能适应当前机械生产企业的需求。下面以我公司C6140车床为例，介绍华中“世纪星” HNC-21TF数控装置在普通车床数控化改造中的应用方案。 旧机床所必需具备的工艺条件和改造后的性能要求 机床的数控化改造主要是根据性能需求对原有机床的电气与机械结构进行重新设计，使原有普通机床达到比较理想的加工状态。旧机床进行数控化改造必须具备两个条件：（1）机床基础构件必须有足够的刚性；（2）改造费用要合理。C6140普通车床的数控化改造主要是为了提高加工精度、提高生产效率和提高自动化程度，电气部分在原有基础上重新设计，并配备专用数控系统CNC以协调各装备、部件之间有条不紊地工作，机械部分重新加工装配，恢复原有的精度和刚度。改造后的C6140车床应具备以下性能： 控制主轴正反转，可实现不同切削速度的主轴变速。 利用对混合式步进电机的开环控制来车床工作台在纵向和横向的进给运动。 进给速度：Z轴方向通常为8-400mm/min，X轴方向通常为2-100mm/min； 快速移动：Z轴方向通常为1.2-4m/min，X轴方向通常为1.2-3m/min。 可自动改变4个刀位的位置完成刀具选择，加工螺纹时保证主轴转1周，刀具移动1个螺距或导程。 冷却泵、润滑泵可自动启停。 考虑到生产安全，在X轴和Z轴的正、反方向的极限位置设置超程限位保护。 2.改造原理框图： 3.数控改造的内容 华中“世纪星” HNC-21TF数控装置作为C6140普通车床的数控改造控制核心，通过D型接口分别于电源、显示器、主轴和进给驱动装置等电气设备连接，协调各部分完成数控加工。在改造过程中对原有的电气控制电路也进行了相应的改造，改造后的机床不仅有控制、数显及报警功能，还具有监视机床各电气结构工作状态的功能。华中“世纪星”数控装置HNC-21TF与主要电器部件的联接见图1，其中：XS1为数控装置电源连接口，电源为DC24V；XS30和XS31为模拟脉冲接口，在本案中作为X轴、Z轴指令脉冲接口；XS9为主轴控制接口，XS10、XS20分别为输入、输出开关量接口。 该车床控制系统的软件部分采用VC++6.0编写。其功能主要有读取零件的加工G代码，编辑和编译G代码，仿真加工（包括加工前仿真和与加工同步仿真，回参考点，手工对刀，加工中断，超程软限位）等功能。它可以处理进给速度，主轴速度与转速方向，刀具信息，M功能等多种加工信息。该软件的操作平台是Windows98。该软件的操作过程是首先读入*.NC或*.TXT的G代码文件，然后进行编译，编译器能给出不符合本软件的语法错误提示，有错误也可立即修改；然后按照毛坯的实际尺寸输入，软件进行加工前仿真。在确认没有因G代码引起的加工错误的情况下，可以开始机床加工。加工前得首先对刀，对刀的意义在于建立起工件坐标与机床坐标之间的关系。加工过程中，软件的状态栏还显示出刀具的当前坐标、加工状态、加工时间等信息。 3.1主轴与反馈部分的改造 数控车床的主传动要求较宽的调速范围和足够的输出力矩。根据机床改造的需要拆除原车床的主轴变速箱，主轴采用三相异步电动机+变频器+编码器方式驱动，有西门子440变频器控制，其动力由U、V、W三相电源经变频器提供，见图5。内嵌PLC通过输出开关量接口XS20中的Y0.0和Y0.1输出的控制主轴电机的正、反转