探索GS30数控车床电气控制系统改造设计

谢曼

摘要：本文以GS30数控车床电气控制系统为例，对其工艺改进方案总体设计、控制系统改进设计方案进行阐述，并介绍GS30型数控车床的验收内容，希望能够为GS30数控车床电气控制系统的的应用与发展带来一点理论支持。

关键词：GS30数控车床；电气控制系统；改造设计

中图分类号：TG333.3 文献标识碼：A 文章编号：1007-9416（2017）09-0016-02

1 GS30双主轴数控车床工艺改进方案总体设计

工作原理。840D数控系统选择的CPU结构为人机通信CPU、数字控制CPU以及可编程逻辑控制器CPU等三个[1]。

人机通信CPU属于PUC单元的CPU，其作用在于人机界面软件中人与机床的通信发挥作用，其涉及到的内容也比较广泛，例如由用户文件管理、机床参数设置、加工程序等等。PUC单元内带的硬盘可以对相关参数与程序进行存储与备份。

2 控制系统改进设计方案

2.1 改进的总体技术方案

机床主要分为两个部分，即机械与电气，在总体方案的设计中，必须对这两个方面予以充分分析，确保机床功能得以实现，充分了解与分析数控车船现状，鉴于此，关于GS30型数控车床的技术改进，主要就是涉及到电气与机械两个方面，如下图1为总体技术方案[2]。

2.2 电气部分改进

控制系统的改进十分必要，因此，我们可以考虑选用840D数控系统，该系统源自于西门子公司，在机床位置控制方面具有较强的适用性。该系统不管是硬件还是软件，都与本机床原有控制功能需求相符。

液晶显示器尺寸为10.4寸，操作面板为薄型MCP，键盘选择全功能CNC。

PUC带有硬盘功能，通过PUC，用户在获取中文显示界面时能够得到比较友好的体验，当然，PUC的功能并不局限于此，例如还有加工循环、图形模拟、图形编程等等。

为了使各轴功率、扭矩与实际要求相符合，将原系统改为NCU单元+611D驱动+IFT伺服电机+1PH7主轴电机[3]。

对X轴、U轴光栅尺与Z轴、W轴编码器等进行更换，为数控系统运行提供支持。

采用半闭环控制来代替副主轴的开环控制，使同步轴功能得以实现。

2.3 机械部分改进

数控车床的组成部分为4个，分别是控制介质、数控装置、伺服系统以及机床本体，如下图2所示。

3 GS30型双主轴数控机床验收

所谓的数控机床验收，其实就死对相关高精度仪器加以运用，检测其电气、机械以及其他方面的综合性能，基于有效分析，对机床各方面性能进行评定。数控机床验收的内容也比较多，例如切削精度、定位精度以及几何精度等等。

关于机床切削精度检验，其影响因素比较多，例如几何精度、定位精度、材料等都可能对其产生影响。以机床切削精度检测为例，在检测过程中往往有很多种方法，例如单项加工、标准综合性试件加工等等，同理，加工内容也包括很多方面，例如直线加工、斜线加工、平面加工以及圆弧加工等等。此外，机床综合性能也涉及到很多方面，其中电气、安全、润滑等装置都在机械综合性能的检测范围内。对于GS30双主轴数控车床而言，在验收过程中应做好六点工作，具体阐述如下：

第一，功能验证。这一部分主要涉及到两个方面，即手动与数控功能的验证。前者一般选择两种方法，即手动或MDI，基于此对机床M、S、I功能进行验证。而后者则是对数控程序加以运用，对机床各部件进行控制，以此来验证其功能。

第二，机床几何精度。在机床验收中，不同项目会有一个允许偏差，基于此，就可以对机床几何精度进行检测。在检测过程中，需要对大理石检验方箱、千分表、磁力表座等加以运用。

第三，定位精度与重复定位精度。该部分需要对激光干涉仪加以应用，按照50mm的间距检测X、Z、U、W等四个轴。

第四，试切件精度验证。这一部分内容主要涉及到两个方面的检测，即机床综合性能与精度。

第五，24h考机运行。该项工作是主要是对机床进行检查，需要注意的是，在检查中应关注机械动作的稳定性与可靠性两个方面[4]。

第六，资料验收与归档。资料涉及到的内容也比较多，例如SIEMEN840D系统操作说明、相关说明书、参数图、电气图以及检验报告等等。基于上述项目的检验，即可获得GS3-型双主轴数控车床的功能参数，并与标准《数控卧式车床进度检验》（GB/T16462-1996）要求进行对比。根据结果，可知数控车床相较于以往，不管是定位精度、几何进度等方面都得到了一定的提升，机械与电控系统工作的稳定性与可靠性得到增强，资料完整，与改进目标相符合，符合整体验收要求。

参考文献

[1]刘波.GS30数控车床电气控制系统改造设计[J].机电信息，2012，（6）：72-73.

[2]任宏亮.有关数控车床电气控制系统的改造与设计[J].科学与财富，2013，（4）：60-60，15.

[3]赵妍.电气自动化数控车床电气控制设计[J].商品与质量，2016，（48）：337.

[4]蒋磊，刁立信，李海明等.电气自动化数控车床电气控制设计[J].硅谷，2014，（22）：15-15，27.endprint