基于 KND1000M4II 四轴联动控制系统的铣床数控改造技术.docx

《基于 KND1000M4II 四轴联动控制系统的铣床数控改造技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于 KND1000M4II 四轴联动控制系统的铣床数控改造技术.docx（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、基于KND1000M4II四轴联动控制系统的铣床数控改造技术基于KND1000M4II四轴联动控制系统的铣床数控改造技术祝战科岳雪侠导语：XA7140普通铣床4轴数控化改造的方案及施行经过。首先介绍了设备改造前的状况，讲明改造的必要性和可行性，然后介绍了本次改造的方案，改造中要留意的几个主要问题。1普通铣床数控化改造的根本情况XA7140普通铣床为床身铣床，程度方向X、Y轴为两个直线挪动的坐标轴，垂直方向Z轴为主轴箱升降的直线挪动坐标轴。原机床共3个直线挪动坐标轴和1个主轴。直线轴是普通三相沟通异步电机驱动，只进展速度控制，不进展位置控制。主轴是利用变频器驱动的模拟主轴。为了进步加工才能、加工

2、效率和加工质量，知足产品钻探工具的螺旋面加工的加工需求，企业要求对该机床进展改造。图1是机床改造前的外形。本次改造3个直线挪动坐标轴采用沟通伺服驱动方式，按照产品加工要求，再增加一个旋转轴A轴为第四轴，主轴继续使用变频器驱动的模拟主轴方式。增加一个CNC主控制器。根据XA7140铣床原电气控制局部的情况，结合改造的机床功能要求，电气改造的思路如下：保存机床原主轴控制局部，即变频器控制，电机及控制面板等不变，选用一套四轴数控系统及伺服驱动器控制三个进给轴和一个回转轴。2数控改造的主要内容改造主要包括的内容：选择适宜的数控系统；选择适宜的伺服驱动装置；进展电气控制装置的电气设计及电柜制作；进展X、

3、Y、Z轴的机械改造设计，并制作相应配件；进展机床X、Y、Z轴机械装调；增加机床第四轴-立卧两用工作台；进展机床光滑，防护，限位等辅助装置的设计、制作与装调；通电调试及试加工验收。2.1数控系统的选择根据机床的机械状态和使用要求，可以选择的数控系统有FANUC0i-mateMD系统、西门子802Dsl系统、KND1000M4系统等，这些系统都可在技术上知足使用要求。但从使用功能、可靠性、价格等各方面来看，各有优缺点。本次改造选用的是KND1000M4II系统，相对来讲，对于本次拟改造的机床，该系统性能价格比更好一些。表1是这几款常用数控系统状况一览表。图2ad是这几款常用的数控系统的面板。K10

4、00M4II系统为北京凯恩帝公司新一代数控钻、铣及加工中心系统。在国产数控系统中，无论先进性、可靠性都处于领先程度。该系统采用32位高性能处理器，实现高速、高精度控制，最高速度30m/min；8.4英寸彩色液晶显示器，同时控制轴数为4轴。主要特点为主板采用六层线路板，表贴元件，定制式FPGA，整机工艺构造公道，抗干扰才能强，可靠性高；开放式PLC，提供调试软件，知足机床的二次开发要求；机床面板有标准贴膜按键和按钮键两种选择，按钮键机床面板上有50个按键和50个指示灯，它们的功能用户可自定义；选配远程I/O模块可将数字接口可扩展512/512点；完善的自诊断功能，内部、外部状态实时显示，出现异常

5、立即报警；高速DNC加工，传输速率到达115200BPS；同时配有大容量程序缓存；系统内置640K程序空间，可通过U盘接口扩展程序空间，并可实现U盘DNC加工；丰富的软件控制功能：宏程序B、刚性攻丝、部分坐标系、机床坐标系、坐标系旋转、极坐标、比例缩放等。2.2伺服驱动装置的选择由于混合式步进电机驱动装置功率及扭矩受限，这样规格的铣床(工作台宽度400mm)改造主要选择沟通伺服驱动装置。较小规格的机床可选用混合式步进电机驱动装置。在选择伺服装置的时候，主要考虑电机的功率、扭矩、转子惯量等与机床的匹配问题。铣床控制电机选取的经历数据可参见表2。本次改造的伺服系统选用KND公司消费的沟通伺服驱动器

6、及沟通伺服电机，根据同类机床类比及相关计算，X、Y轴选用KND公司SD300-50型伺服驱动器及130ST-M15015A型电机，该电机扭矩15Nm，功率2.4kW，电流9A。Z轴是垂直轴，除了机床本身的平衡重锤外，需要有失电制动装置，电机型号为130ST-M15015AZ，功率与X、Y轴一样。第四轴-立卧两用工作台，选用的电机型号是110ST-M06020A，功率1.2kW，扭矩6Nm，电流5.5A，驱动器型号是SD300-30型。2.3电气控制局部的设计及电柜制作根据机床工作要求，系统及控制伺服的要求，设计了机床电气控制原理图并制作电气控制柜，图3是局部电气原理图。2.4各轴的机械改造设计

7、2.4各轴的机械改造设计假如机床原来是数控机床，机械设计的工作量会较小，只是电机机械接口连接设计。由于本次改造的铣床原来是普通铣床，因此，机械改造设计工作量较大。需要将原来的滑动丝杠换成滚珠丝杠，并断开原来的传动链，重新设计每个坐标方向的传动局部。图5图8分别是X轴，Y轴，Z轴的局部机械构造图。3机床的机电联调机械装调完成后，进展电缆连接布线，光滑及防护等辅助装置的安装。有些光滑油路要和机械局部同时安装才方便。当机床的机械安装和电气连接完成，进展认真的检查无误后，可以进展通电调试。3.1机床的通电调试调试时先翻开电源总开关，依次测量系统380V、220V、24V等各级电压，逐步合上各级空开。电

8、压正常后翻开面板上的上电开关，数控系统进展自检，自检完成后，会出现一些报警，这时需要进展数控系统相关参数设置，如伺服驱动器电平信号设定，行程设定等，解除报警。然后进展机床功能试验：先手动进展X轴、Y轴、Z轴、A轴运行，运行正常后进展各轴回零检查。测量各轴反向间隙。需要十分讲明的是必须进展A轴回转分度轴尾座中心高调整。先在尾架上装上标准检验棒，用百分表调整到两端一致，表针不动。锁紧尾座螺钉，打两个定位锥销。销子一般是1：50的锥销，可自锁防松。打好销子后再在机床上检查表针不动，这样就可以保证尾架中心与A轴中心在一条轴线上。3.2测量各轴重复定位精度百分表固定在挪动部件上，表针打在固定件上，先压表

9、0.5mm左右编程运行机床，退一定间隔或者角度，再进同样的间隔，反复执行，表针的偏移量之差就是该方向的重复定位精度。A轴精度测试时，测出的值需要解三角形，算出角度误差。经过测试，机床精度符合要求，可以进展试加工。经过这些工作后，一台普通铣床就改为了数控铣床。图9是XA7140铣床数控改造完成后的效果图。图9XA7140铣床数控改造完成效果图机床功能正常后，进展了工件的试加工工作，本次试加工主要是钻探工具的螺旋面加工。将工件夹持在分度头上，进展对刀操纵，启动程序进展铣削加工。铣削时X、Y轴和A轴同时按程序运动，Z轴进刀。加工完成，经检查加工精度知足要求，改造工作完成。图10是机床试加工中现场图。4结语通过本次改造，使该机床晋级成了一台4轴4联动数控铣床。而且增加了很多新的功能如：主轴点动、刚性攻丝、图形模拟、手轮驱动、DNC等，使操纵变得更加简单、方便。改造前该设备是一台普通铣床，功能和精度都较低。本次改造后，使得该设备的功能有了较大提升，精度进步了一个数目级，电气故障率很低，稳定性显著进步。