郭廣靈
（鄭州工業(yè)高等?？茖W校，河南 鄭州450007）
摘 要：將SINUMERIK 802S 數(shù)控系統(tǒng)用于C0630普通機床電控系統(tǒng)改造。介紹CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電控系統(tǒng)改造方案及數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)整定方法。
關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)；車床改造；PLC
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，在我國的應用日趨廣泛。但就我國工業(yè)而言，有很多普通機床有待改造，有必要在工廠原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過少量投入，實現(xiàn)機床更新?lián)Q代。目前在我國流行的數(shù)控系統(tǒng)有很多，其中SINUMERK NC 系統(tǒng)的應用越來越廣泛，其產(chǎn)品有802X、810X、820X等。本文以SINUMERK 802S NC系統(tǒng)為例，探討對普通車床進行數(shù)控改造時的一些技術(shù)問題。
1 SINUMERIK CNC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
802S數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),如圖1所示，圖中OP020為帶圖形顯示的NC操作面板，MCP為機床控制面板，ECU為NC控制單元，DI/O為數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC的輸入輸出模塊，圖中的X□□為ECU接口：X1為數(shù)控系統(tǒng)工作電源；X2為步進電機控制信號及與驅(qū)動連接是25芯D型插座；X3為模擬主軸控制輸出，是9芯D型插座；X4為主軸編碼器輸入，是15芯D型插座；X8為串行接口RS232，是9芯D型插座；X9為操作及機床面板，是25芯D型插座；X10為手輪接口，是10管腳接線端子；X20為高速輸入接口，是10管腳接線端子，在此用于連接產(chǎn)生參考點脈沖的接近開關(guān)；X2003、X2004為PLC輸入接口接線端子，連接16輸入點，X2005、X2006為PLC輸出接口接線端子，連接16輸出點。
硬件結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動部分的連接電路,如圖2所示，驅(qū)動器和步進電機間的11根連線用于提供步進電機的五相十拍脈沖；驅(qū)動器與ECU的6根連線中+PULS、-PULS為正、負脈沖信號，+DIR、-DIR為正、負方向信號，+ENA、-ENA為正、負使能信號。驅(qū)動器交流電源為85V，直流電源為24V。
2 電控系統(tǒng)總體設(shè)計
用SINUMERIK 802S 數(shù)控系統(tǒng)對C0630普通車床進行電控系統(tǒng)改造，改造內(nèi)容主要包括電控和PLC兩大部分。
2.1 電氣控制部分
電氣控制部分電路圖，如圖3示。M1為主軸電機，型號為Y95|4，額定值為1。1kW、380V、275A、三角形接法。軸上接有編碼器；M2為冷卻泵電機Y接、380V、0.25A；M3為刀具電機；接觸器KM0為電源控制,KM1、KM2為主軸正反轉(zhuǎn)，K3為中間繼電器，由PLC單元的輸出點控制冷卻。
2.2PLC部分
PLC部分電路圖，如圖4示。該數(shù)控系統(tǒng)使用內(nèi)置PLC，對C0630車床PLC輸入輸出點定義，如表1示。
3 控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置
系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置包括坐標參數(shù)設(shè)置、坐標動態(tài)特性設(shè)置、調(diào)試參考點邏輯、坐標的軟限位及反向間隙補償、脈沖監(jiān)控功能設(shè)置、絲杠螺距誤差補償、主軸參數(shù)調(diào)試等。SINUMERIK參數(shù)設(shè)置是以軸參數(shù)號為表現(xiàn)形式的,本文只對重點設(shè)置給以介紹。以C0630機床數(shù)控改造為例，絲杠螺距X軸為4，Z軸為6，步進電機與絲杠之間有X軸30/50、X軸40/50減速箱，步進電機最高轉(zhuǎn)速為X軸2000r/min、Z軸4000r/min，對應每轉(zhuǎn)步數(shù)為1000。
3.1坐標參數(shù)調(diào)試
坐標參數(shù)用以確定系統(tǒng)驅(qū)動的屬性及電機轉(zhuǎn)動與機床坐標運動的數(shù)學關(guān)系。本文以表格的形式給出。
（1） 系統(tǒng)返回參考點的方法有兩種，一種是系統(tǒng)檢測到接近開關(guān)的上升沿時鎖存參考點，另一種是系統(tǒng)檢測到接近開關(guān)的上升沿后坐標繼續(xù)運動，直到系統(tǒng)采樣到接近開關(guān)的下降沿后自動計算并以兩個采樣點的中間值作為參考點。
（2） 最大軸轉(zhuǎn)速G00的計算如下：
X軸轉(zhuǎn)速=電機轉(zhuǎn)速×絲杠螺距×減速比=1200×4×3/5=2880mm/min，取2000
Z軸轉(zhuǎn)速=1200×6×4/5=5760mm/min，取4000
3.2參考點邏輯
802S系統(tǒng)的很多功能都建立在參考點的基礎(chǔ)上。自動方式和MDA方式，只有在機床返回參考點后才能操作。
注：當采用回參考點方式1時，34000、34020參數(shù)有效，采用方式2時兩參數(shù)無效。
3.3 主軸參數(shù)調(diào)試
（1） 如主軸采用AC電機機械換檔，則30130參數(shù)為0，如采用變頻器或伺服主軸，則該值為1。
（2） 如主軸安裝編碼器，則30240～35150需設(shè)置
（3） 監(jiān)控頻率的確定：
主軸轉(zhuǎn)速3000r/min=50r/s；
主軸轉(zhuǎn)速×編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)=50×1024=51200Hz，加權(quán)后得55000。
4 PLC參數(shù)設(shè)置
SINUMERIK 802S 數(shù)控系統(tǒng)的PLC參數(shù)由兩個機器數(shù)MD14510和MD14512來確定，具體定義為：
MD14510.0：刀架刀位數(shù)（4或6） MD14512.0～14512.3：輸入信號定義
MD14510.1：刀架卡緊時間（單位100ms） MD14512.4～14512.7：輸出信號定義
MD14510.2：主軸制動時間（單位100ms） MD14512.8～9：用戶自定義 鍵定義
MD14510.3：潤滑間隔（單位1min） MD14512.10：脈沖監(jiān)控功能使能
MD14510.4：每次潤滑時間（單位100ms） MD14512.11：機床配置定義
5 結(jié)束語
采用SINUMERIK 數(shù)控系統(tǒng)對普通機床進行改造的實踐證明，改造后的系統(tǒng)不僅在功能上達到了要求，提高了加工精度，減少了工人的勞動強度，而且工作性能穩(wěn)定，性能價格比較高，是機床產(chǎn)品的換代升級和普通機床的技術(shù)改造的較佳選擇。
參考文獻
[1] 王侃夫.機床數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:機械工業(yè)出版,2001.4
[2] SIEMENS.SINUMERIK 802S Installation and Start|up Software Version Technical Manual[Z].GERMAN,1997.1
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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