XK6040型数控铣床电气系统改造

赵家平，曹东

（1.宁夏天地奔牛实业集团有限公司固定资产管理中心，宁夏石嘴山753001；2.西北稀有金属材料研究院，宁夏石嘴山753000）

XK6040型数控铣床电气系统改造

赵家平1，曹东2

（1.宁夏天地奔牛实业集团有限公司固定资产管理中心，宁夏石嘴山753001；2.西北稀有金属材料研究院，宁夏石嘴山753000）

XK6040数控铣床工作原理、机床配置、技术性能和电器元件。采用宝元LNC-M528A数控系统、安川伺服驱动对XK6040数控铣床进行电气改造。

XK6040；LNC-M528A数控系统；安川伺服驱动

0 前言

XK6040型铣床是三坐标数字程序控制铣床，由齐齐哈尔第二机床厂1994年生产，适用于小生产，加工多品种，几何形状比较复杂，精度要求比较高的零件。该机床采用FANUC3M-A数控系统，3M-A是一种用于铣床，高精度、高性能的软件固化的CNC系统，主要由电源单元、主印刷电路板、伺服控制单元、直流伺服电机、操作面板和手动脉冲发射器组成。目前，XK6040型铣床电气控制系统线路老化，主印刷电路板、伺服控制单元电器故障频繁，维修困难，维修成本高，而且很难买到原有电器配件。为此，采用宝元LNC-M528A数控系统和安川伺服驱动对机床进行电气改造。

1 XK6040型铣床工作原理

该机床采用机电一体化结构，机床电气元件主要有：①左壁柜，主要安装继电器控制元件、总电源开关；②变压器箱，装有数控控制变压器及伺服变压器；③数控柜，装有控制单元及伺服单元；④悬臂操作站，可旋转150°通过数控系统对机床进行操作；⑤主轴控制面板，安装在机床左侧壁柜上方，通过按钮开关可手动控制主轴正反启停及冷却操作。

该机床具有X，Y，Z三坐标的卧式数控铣床，其中X坐标为工作台纵向进给，Y坐标为升降台垂向进给、Z坐标为滑鞍横向进给，分别由3个伺服控制单元控制直流伺服电机坐标并可同时联动。机床主要传动零件均采用合金钢制造，保证机床传动的精度和使用寿命。进给系统工作台纵向、横向及升降运动采用滚珠丝杠传动，并由双螺母及垫片消除间隙，齿轮传动采用双片齿轮消除间隙保证机床运动的精度和刚性。主传动系统中，主轴是由7.5 kW电机通过一对皮带轮和两对三联滑移齿轮及一对双联滑移齿轮传动，使主轴获得18级转速，其转速范围30～1500 r/min。

2 改造方案

考虑到XK6040型铣床大部分故障均由电气故障造成停机，因此决定改造XK6040型铣床的电气控制部分，具体方案如下。

（1）保留原有主轴电机、保留原冷却系统、润滑系统，同时保留原有主轴控制面板。

（2）保留原有伺服变压器，其余电气元件全部从控制柜中拆除；安装一新电气控制柜，更换全部的电气元件并重新设计排列，即同时保证空间满足使用要求；更换原来的悬挂操作站，按照宝元LNC-M528A操作部件对悬挂操作站进行重新设计制作。

（3）选用安川伺服驱动器及配套伺服电机，配置与原机床电机功率相同。X，Z轴为SGDM-30ADAGSK系列伺服控制器及配套SGMG-30ACA21 0.29 kW系列伺服电机，Y轴为SGDV-470A01A系列伺服控制器及配套SGMGV-55ADC6C 5.5 kW系列伺服电机。

（4）完善设备改造后全部电气资料，方便后期维护。

3 改造实施过程

（1）保持原机床所有操作方式及动作，编制机床PLC的控制程序；编制机床操作面板控制按键的动作程序；编制PLC报警信息和相关的故障诊断描述（图1）。

（2）按照原机床电气原理重新设计机床电气控制策略，绘制控制原理图、电柜内元器件的布置图、接线图。

（3）设计、制作、安装与电气改造配套的机械加工件，主要是伺服电机支撑座和丝杠连轴器；安装伺服电机。

（4）安装新的电气控制柜，依据新的电路图安装伺服控制器，并重新配置电控柜内所有电气元件及各类引线和电缆（2）。安装宝元LNC-M528A数控系统操作面板。同时拆除旧电气控制柜内电气元件和旧操作面板。

4 现场调试

（1）电路检查。由于电气控制柜内元件重新设计和安装，其控制功能及连接导线较多，在机床通电前要认真的进行核实、检查，避免烧坏电器元件。

（2）送电要按一定的顺序送电。先断开所有低压断路器，合上总电源，再送控制电源，检测控制回路是否正常。当正常无误后再将其他的断路器按功能要求逐个合上。

（3）机床参数设定和数据配置。根据宝元LNC-M528A数控系统、安川伺服驱动的技术要求对机床数据进行配置，分别对伺服参数、轴参数、驱动参数、手轮参数等进行参数设定和数据配置。

（4）PLC控制程序联机调试。根据机床功能的PLC程序设计，调试运行PLC程序，结合数控系统面板进行联机调试。调试程序时要按步骤分段进行调试，手动运行、自动运行、工作台进给、机床安全保护、操作互锁等分段调试。对编制的PLC报警信息、故障诊断、信息描述进行调试校对，分段调试完毕后便可以进行程序的整体调试。

（5）运行加工程序对加工件试切。使用宝元LNC-M528A数控系统编制工件加工程序对加工件进行连续的复杂加工，并结合工件加工情况对NC数据进行优化。

图1 PLC程序

5 结束语

图2 改造后的电气控制柜内部（部分）

改造后设备运行正常，各项性能得到明显改善，宝元LNC-M528A数控系统使设备的操作管理加工能力及其加工质、程序编辑 有了进一步提升，从而提高了量。先进的数控系统和伺服驱动，大大提高了数控系统的可靠性，同时维护也十分方便。该机床改造涉及到数控系统的更新换代，主要包括：数控系统和伺服驱动的选配、PLC程序设计调试、机床参数设定和数据配置等。通过对老化淘汰的数控系统进行更新改造，从而使机床恢复原有的加工精度和加工质量，提高了生产设备的自动化水平和效率，可以作为新设备继续使用多年。

〔编辑 凌瑞〕

TG54

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10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.03.34