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数控机床电气改造方案

数控机床电气改造方案

1、数控CNC系统

原有3台机床采用不同型号的FANUC Oi系列车床数控系统,随着时间推移原有系统的性能已经落后,不能满足机床的精度的要求,本次大修拟将原系统更换为FANUC公司最新的0i-Mate-TD车床系统。新系统和老系统相比,加工精度更高,插补精度达到nm级别,同时加工速度更快,系统的I/O速度相对于老系统都有了很大的提高。新系统更注重一些常用功能和特殊功能的加强与升级,相比较老系统更便于操作,维护。另一方面,新系统操作方便,并且该系统的市场保有量大,性价比较高。新更换的数控系统采用8.4寸横置屏幕,安装方式和原系统的安装位置保持一致,可与现有的操作箱实现无缝安装。

2、X轴与Z轴进给系统

原有3台机床由于采用不同型号的数控系统,其对应的进给轴伺服电机的型号也不尽相同。经现场查看后,确定现有机床进给轴伺服电机性能良好,且能和新更换的数控系统匹配,故决定暂不更换3台机床的进给轴伺服电机。一方面保证了机床出厂时的机械安装精度,另一方面大幅降低客户的大修费用。

3、主轴系统  

现有机床的主轴电机由交流变频器控制,主轴电机为普通3相交流异步电机。该类型主轴驱动方式在数控车床上使用非常普遍,具有主轴调速范围大,工作可靠、灵活等特点。主轴工作时,数控系统AO端口输出0~10V直流电压,变频器根据输入电压变化而输出相应的转速。由于车床变频器长时间处于高电压、大负荷的恶劣工作环境,其性能老化速度较快,为了保证机床稳定、可靠运行,建议本次大修时更换机床上面的3台变频器。对于采集主轴转速的编码器,其使用寿命相对较长况且机床工作时使用的几率很低,本次大修决定继续使用原床身编码器。 

4、机床辅助操作面板    

为了便于工作人员操作以及保证新系统的稳定可靠运行,原有的操作面板需更换为与新系统所配套的操作面板。另一方面,辅助操作面板的使用频率较高且使用寿命较长,容易出现接触不良等其他故障现象,在本次大修时也需一并换掉。由于3个机床辅助操作面板分别为3个厂家各自定制面板,更换时需要和机床厂家联系购买事宜。

5、电气元件的更换    

由于原机床的电气元件使用频率高,使用时间长,考虑到电气元件的寿命,同时为了保证新系统的稳定、可靠运行,拟将电气柜内的继电器、断路器、开关电源、接触器等强电元件全部换新。新更换的电气元件均采用施耐德旗下的产品,该系列产品性价比较高,工作稳定、可靠、使用寿命长,能够保证系统的稳定、可靠运行。伺服变压器和控制变压器属于电气材料里面比较耐用和不容易出故障的元件,所以此次大修将继续使用原来的变压器,不再更换。 

6、电线、电缆的更换  

由于车床长期处于高湿、油雾、震动等比较恶劣的工作环境,床身的电线、电缆、保护软管会逐渐出现老化、断裂、绝缘变差等现象从而影响机床正常工作,甚至危害人身安全。为保证设备正常运行,此次大修更换床身上有隐患或有缺陷的电线、电缆、保护软管等电气材料。 

7、电气控制柜辅助工作设备  

机床电气控制柜内的通风、散热、除湿、照明等系统对机床的正常运行具有不可小视的作用。通常该类设备都是长时间连续工作,老化、故障现象比较严重。此次大修更换电气控制柜内所有的通风、散热、除湿、照明等系统以保证机床可靠、稳定运行。

8、大修机床电气设计及安装、调试  

① 根据原机床的说明书与电气原理图设计出大修机床的电气 原理图。根据设计好的电气原理图制定详细、准确的材料表并采购材料。  

② 现场进行机床电气系统的安装、调试。  

③ 软件方面,首先上载原机床的PLC梯形图程序,并针对现有数控系统进行移植,以此保证新程序和原有的动作方式一致;同时上载原系统的机加工程序和参数文件以方便操作人员工作。  

④ 保证机床动作正常的情况下,配合机械系统设置补偿参数和工作参数,使机床精度达到大修目标要求。


案例详情

1、数控CNC系统

原有3台机床采用不同型号的FANUC Oi系列车床数控系统,随着时间推移原有系统的性能已经落后,不能满足机床的精度的要求,本次大修拟将原系统更换为FANUC公司最新的0i-Mate-TD车床系统。新系统和老系统相比,加工精度更高,插补精度达到nm级别,同时加工速度更快,系统的I/O速度相对于老系统都有了很大的提高。新系统更注重一些常用功能和特殊功能的加强与升级,相比较老系统更便于操作,维护。另一方面,新系统操作方便,并且该系统的市场保有量大,性价比较高。新更换的数控系统采用8.4寸横置屏幕,安装方式和原系统的安装位置保持一致,可与现有的操作箱实现无缝安装。

2、X轴与Z轴进给系统

原有3台机床由于采用不同型号的数控系统,其对应的进给轴伺服电机的型号也不尽相同。经现场查看后,确定现有机床进给轴伺服电机性能良好,且能和新更换的数控系统匹配,故决定暂不更换3台机床的进给轴伺服电机。一方面保证了机床出厂时的机械安装精度,另一方面大幅降低客户的大修费用。

3、主轴系统  

现有机床的主轴电机由交流变频器控制,主轴电机为普通3相交流异步电机。该类型主轴驱动方式在数控车床上使用非常普遍,具有主轴调速范围大,工作可靠、灵活等特点。主轴工作时,数控系统AO端口输出0~10V直流电压,变频器根据输入电压变化而输出相应的转速。由于车床变频器长时间处于高电压、大负荷的恶劣工作环境,其性能老化速度较快,为了保证机床稳定、可靠运行,建议本次大修时更换机床上面的3台变频器。对于采集主轴转速的编码器,其使用寿命相对较长况且机床工作时使用的几率很低,本次大修决定继续使用原床身编码器。 

4、机床辅助操作面板    

为了便于工作人员操作以及保证新系统的稳定可靠运行,原有的操作面板需更换为与新系统所配套的操作面板。另一方面,辅助操作面板的使用频率较高且使用寿命较长,容易出现接触不良等其他故障现象,在本次大修时也需一并换掉。由于3个机床辅助操作面板分别为3个厂家各自定制面板,更换时需要和机床厂家联系购买事宜。

5、电气元件的更换    

由于原机床的电气元件使用频率高,使用时间长,考虑到电气元件的寿命,同时为了保证新系统的稳定、可靠运行,拟将电气柜内的继电器、断路器、开关电源、接触器等强电元件全部换新。新更换的电气元件均采用施耐德旗下的产品,该系列产品性价比较高,工作稳定、可靠、使用寿命长,能够保证系统的稳定、可靠运行。伺服变压器和控制变压器属于电气材料里面比较耐用和不容易出故障的元件,所以此次大修将继续使用原来的变压器,不再更换。 

6、电线、电缆的更换  

由于车床长期处于高湿、油雾、震动等比较恶劣的工作环境,床身的电线、电缆、保护软管会逐渐出现老化、断裂、绝缘变差等现象从而影响机床正常工作,甚至危害人身安全。为保证设备正常运行,此次大修更换床身上有隐患或有缺陷的电线、电缆、保护软管等电气材料。 

7、电气控制柜辅助工作设备  

机床电气控制柜内的通风、散热、除湿、照明等系统对机床的正常运行具有不可小视的作用。通常该类设备都是长时间连续工作,老化、故障现象比较严重。此次大修更换电气控制柜内所有的通风、散热、除湿、照明等系统以保证机床可靠、稳定运行。

8、大修机床电气设计及安装、调试  

① 根据原机床的说明书与电气原理图设计出大修机床的电气 原理图。根据设计好的电气原理图制定详细、准确的材料表并采购材料。  

② 现场进行机床电气系统的安装、调试。  

③ 软件方面,首先上载原机床的PLC梯形图程序,并针对现有数控系统进行移植,以此保证新程序和原有的动作方式一致;同时上载原系统的机加工程序和参数文件以方便操作人员工作。  

④ 保证机床动作正常的情况下,配合机械系统设置补偿参数和工作参数,使机床精度达到大修目标要求。

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