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單柱立式車床數(shù)控系統(tǒng)改造
1．引言
隨著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，鐵路改革進(jìn)一步深化，列車時速也日新月異，為適應(yīng)鐵路實施提速和發(fā)展高速列車的需要，機車的整體輪對逐漸成為主流，對于整體輪對的加工設(shè)備也被提上日程。因此，整體輪對制造精度和技工標(biāo)準(zhǔn)越來越高，而原有的用液壓系統(tǒng)控制手動操作加工車輪已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足精度要求，對該機床實行數(shù)控化改造是滿足這一要求最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法。單柱立式車床是鐵路機務(wù)段機車輪對加工專用設(shè)備，用于機車輪對的輪箍和輪柄的車削加工。我段有1臺于1988年從齊齊哈爾第一機床廠生產(chǎn)的C5116A單柱立式立式車床，由于工作可靠性差，故障率很高，也無法實現(xiàn)整體輪對的加工，對機車檢修和運用造成較大影響。因此，我們對其進(jìn)行了全面改造，特別是增加了數(shù)控系統(tǒng)。
2．機床改造前準(zhǔn)備
選擇設(shè)備的改造方案時，首先需要考慮的是滿足改造要達(dá)到的幾個要求：1、刀架X軸和Z軸的控制由液壓手動控制改由數(shù)控系統(tǒng)控制。2、將原機床的所有動作控制由原繼電器電路控制改為PLC控制。3、切削后的整體輪對加工滿足精度要求，同時操作盡量簡單。
3．?dāng)?shù)控系統(tǒng)改造內(nèi)容
3.1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)主要配置
SINUMERIK 802C是西門子數(shù)控系列產(chǎn)品中的普及型數(shù)控系統(tǒng)，性價比高。它將CNC（數(shù)控）、PLC（可編程控制器）、HMI（人機界面）和通訊任務(wù)集成于一體，可控制3個伺服電機進(jìn)給軸和1個伺服或變頻主軸，其性能足以滿足使用要求。
802C數(shù)控系統(tǒng)由以下部分構(gòu)成
* 操作面板OP020，液晶顯示屏和操作按鍵
* 機床面板MCP，機床操作和控制按鈕
* 數(shù)控單元ECU，帶有各種接口，以及PLC輸入輸出各16點
* 驅(qū)動單元611A伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)，功率模塊和控制模塊
* 伺服電機1FT5交流伺服電機，X，Z兩進(jìn)給軸
* 連接電纜各單元模塊之間的連接電纜
802C數(shù)控系統(tǒng)接線簡單，各模塊之間由幾根電纜連接即成。
3.2．802C數(shù)控系統(tǒng)性能
由802C構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)是一種半閉環(huán)控制系統(tǒng)，伺服電機內(nèi)部帶有速度編碼器和位置編碼器，電機與刀具之間由齒輪副和滾珠絲杠同步傳動，這種半閉環(huán)方式結(jié)構(gòu)簡單，避免了另外安裝兩軸位置傳感器使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，刀具運行中的速度和位置信號能反饋到數(shù)控和驅(qū)動端，產(chǎn)生的加工誤差能夠隨時得到補償，使工件尺寸得到保證。
802C數(shù)控系統(tǒng)具有比較完善的保護(hù)功能，當(dāng)運行中出現(xiàn)各種異常情況時，系統(tǒng)會發(fā)出用戶報警信息，可查出并顯示故障部位和原因。面板設(shè)有急停開關(guān)。
機床參數(shù)：可設(shè)定各坐標(biāo)正向和負(fù)向軟限位位置值，設(shè)定各種機械補償數(shù)據(jù)，設(shè)定手動方式點動速度，設(shè)定坐標(biāo)軸速度、回參考點定位速度，設(shè)定絲杠螺距、傳動齒輪變速比，設(shè)定電機動態(tài)速度跟隨特性，等等。參數(shù)設(shè)定后，數(shù)控系統(tǒng)按設(shè)定參數(shù)運行或補償。參數(shù)設(shè)定可增加機床運行安全性和靈活性，消除機械系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差。
3.3．802C數(shù)控系統(tǒng)加工程序
802C數(shù)控系統(tǒng)使用西門子G代碼。該代碼與JB3050-82和JB3208-83《數(shù)控機床
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