制造業(yè)是國家的基礎(chǔ)性、前沿性、支柱性的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè), 是衡量國家國際競爭力的重要標志。
制造業(yè)的發(fā)展, 依賴于先進的制造裝備。用高新技術(shù)和先進、適用的數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè), 可以大力振興裝備制造業(yè)。數(shù)控技術(shù)是先進制造的基礎(chǔ)與核心, 它所帶來的巨大效益與發(fā)展?jié)摿σ鹆耸澜绺鲊萍冀绾凸I(yè)界的普遍重視。數(shù)控機床在提高加工精度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等方面發(fā)揮了巨大的作用, 是衡量一個國家制造裝備業(yè)技術(shù)水平的重要標志。
我國機電行業(yè)擁有眾多機械結(jié)構(gòu)陳舊、控制系統(tǒng)老化、加工精度低的數(shù)控機床, 這些數(shù)控機床已很難滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。隨著機電行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的增大和對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高, 在新增加高精度、高效率、高速度、高自動化的數(shù)控設(shè)備的同時, 采用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)改造技術(shù)落后的數(shù)控機床, 符合國家的產(chǎn)業(yè)政策, 同時也迎來了數(shù)控機床改造的發(fā)展機遇。隨著我國高端裝備制造技術(shù)的不斷發(fā)展, 對數(shù)控技術(shù)人才的需求也不斷擴大, 掌握并運用數(shù)控這一先進技術(shù), 已成為數(shù)控技術(shù)、工業(yè)自動化和機械制造工程領(lǐng)域廣大研究人員、技術(shù)人員和應用人員的迫切需要。對于機床設(shè)計、調(diào)試和改造的工程技術(shù)人員, 如何選擇配件、配置和調(diào)整系統(tǒng)、擴展系統(tǒng)功能、減少調(diào)試時間、發(fā)揮設(shè)備最優(yōu)性能已成為關(guān)注的焦點。
西門子與發(fā)那科數(shù)控電氣系統(tǒng)因其性能穩(wěn)定、功能強大、性價比高等特點, 已得到廣泛應用。本書針對840D/ 840D sl/ 802D/ 828D 四種新型西門子數(shù)控系統(tǒng)與發(fā)那科FANUC 0i 系列數(shù)控系統(tǒng)的配置、硬件功能、系統(tǒng)功能、安裝調(diào)試、技術(shù)改造的應用技巧編著而成, 理論精簡, 實用性強。數(shù)控機床改造主要是針對數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的技術(shù)改造。由于數(shù)控機床基于計算機控制技術(shù)平臺, 高度集成了機械、電氣、液壓和氣動等多學科知識的機電一體化結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品, 涉及計算機編程、自動化控制、位置測量、機械制造等領(lǐng)域, 因此在改造中能否按照準確的方法計算, 是否按照規(guī)則及要求選擇改造方案和配件的類型, 是決定改造后機床的性能、運行精度、可靠性以及加工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本書融入了作者二十幾年大型企業(yè)數(shù)控設(shè)備的維修改造經(jīng)驗, 選取有代表性的改造應用實例, 結(jié)合數(shù)控機床的電氣設(shè)計開發(fā)、數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)等經(jīng)驗, 能夠快速掌握數(shù)控應用技術(shù)的完整知識結(jié)構(gòu), 在數(shù)控機床改造中靈活運用。
本書承蒙西門子(中國) 有限公司資深數(shù)控專家關(guān)偉時審校, 得到了武漢華中自控技術(shù)發(fā)展有限公司技術(shù)管理專家張旭宇, 哈爾濱電機廠有限責任公司在數(shù)控機床維修與改造應用方面有豐富經(jīng)驗的專家張明良、劉明陽高級工程師的大力支持與幫助, 在此表示衷心的感謝。
鑒于理論水平和實踐經(jīng)驗, 書中難免存在一些不足之處, 懇請有關(guān)專家和讀者及各位同仁提出寶貴意見(電子信箱hecxujian@ 163.com)。
許 建于哈爾濱電機廠有限責任公司2017 年
前言
第1章數(shù)控機床改造概述1
1.1數(shù)控機床的基本組成及特點1
1.1.1數(shù)控系統(tǒng)1
1.1.2伺服驅(qū)動系統(tǒng)3
1.1.3西門子伺服電動機4
1.1.4位置測量系統(tǒng)6
1.1.5機械傳動系統(tǒng)7
1.1.6液壓系統(tǒng)7
1.1.7機械主體結(jié)構(gòu)8
1.2數(shù)控機床改造的具體步驟8
1.2.1機械傳動部件的改進8
1.2.2數(shù)控電氣驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)方案的選擇9
1.2.3數(shù)控設(shè)備輔助控制裝置的完善9
1.2.4電氣控制柜的設(shè)計與制作9
1.2.5整機連接調(diào)試11
1.2.6功能測試12
1.2.7數(shù)控機床改造的驗收工作12
第2章數(shù)控機床技術(shù)改造總體方案15
2.1機械系統(tǒng)改造設(shè)計方案15
2.1.1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點15
2.1.2數(shù)控機床機械傳動系統(tǒng)的改造設(shè)計17
2.1.3數(shù)控機床液壓系統(tǒng)的改造設(shè)計20
2.1.4機械安裝調(diào)試應注意的問題21
2.2數(shù)控系統(tǒng)改造設(shè)計方案22
2.2.1西門子數(shù)控系統(tǒng)概述22
2.2.2發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)概述26
2.2.3數(shù)控機床改造數(shù)控系統(tǒng)選擇方案27
2.2.4數(shù)控系統(tǒng)選型設(shè)計注意事項28
2.3伺服驅(qū)動系統(tǒng)改造設(shè)計方案29
2.3.1西門子伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述29
2.3.2發(fā)那科伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述30
2.3.3數(shù)控機床改造伺服驅(qū)動系統(tǒng)選擇方案31
2.3.4伺服電動機的選擇計算31
2.4位置測量系統(tǒng)改造設(shè)計方案34
2.5按功能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)改造方案36
2.6按工藝要求選擇數(shù)控系統(tǒng)改造方案36
2.7按精度要求選擇機械電氣系統(tǒng)改造方案37
第3章機床機械系統(tǒng)改造39
3.1機床機械系統(tǒng)組成舉例39
3.2數(shù)控機床機械部分再制造改造的內(nèi)容43
3.3主軸系統(tǒng)的改造43
3.4進給傳動系統(tǒng)的改造44
3.5機床各導軌的修復44
3.6機床液壓系統(tǒng)的改進44
3.7機床輔助裝置的改造44
3.8數(shù)控機床機械改造小結(jié)45
第4章數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)改造47
4.1西門子840D系統(tǒng)改造的調(diào)試技術(shù)47
4.1.1西門子840D硬件與驅(qū)動系統(tǒng)47
4.1.2西門子840D系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理50
4.1.3西門子840D系統(tǒng)NC啟動與調(diào)試55
4.1.4西門子840D的PLC啟動與調(diào)試69
4.1.5西門子840D的PLC程序調(diào)試與故障診斷80
4.1.6840D與611D驅(qū)動診斷界面85
4.2西門子840Dsl系統(tǒng)改造的調(diào)試技術(shù)87
4.2.1840Dsl調(diào)試準備88
4.2.2系統(tǒng)軟件升級90
4.2.3NCU、NCK、PLC開關(guān)94
4.2.4調(diào)試接口的連接96
4.2.5PLC調(diào)試99
4.2.6驅(qū)動配置與固件升級105
4.2.7NC參數(shù)的轉(zhuǎn)換:840D升級到840Dsl114
4.2.8報警文本114
4.2.9循環(huán)115
4.2.10Operate驅(qū)動優(yōu)化115
4.2.11刀庫管理127
4.2.12數(shù)據(jù)備份與恢復129
4.2.13840Dsl選項功能130
4.3西門子802D系統(tǒng)改造的調(diào)試技術(shù)140
4.3.1802D調(diào)試準備140
4.3.2系統(tǒng)的連接142
4.3.3802D系統(tǒng)通電143
4.3.4PLC的調(diào)試144
4.3.5驅(qū)動器的參數(shù)配置145
4.3.6NC調(diào)試146
4.3.7驅(qū)動器軸參數(shù)優(yōu)化151
4.3.8用戶保護級的設(shè)定152
4.3.9數(shù)據(jù)存儲和備份152
4.4西門子828D系統(tǒng)改造的調(diào)試技術(shù)153
4.4.1828D調(diào)試準備153
4.4.2系統(tǒng)通電158
4.4.3系統(tǒng)初始設(shè)定159
4.4.4PLC調(diào)試160
4.4.5驅(qū)動器調(diào)試162
4.4.6NC調(diào)試163
4.4.7刀具管理參數(shù)164
4.4.8網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器165
4.4.9828D數(shù)據(jù)管理166
4.5FANUC0i-D數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與調(diào)試技術(shù)168
4.5.1FANUC0i-D數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成168
4.5.2FANUC0i-D伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)169
4.5.3FANUCPMC的基本功能170
4.5.4FANUC0i-D數(shù)控系統(tǒng)軟件匹配調(diào)整172
4.5.5FANUC0i-D數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份與恢復173
4.6數(shù)控機床數(shù)控電氣系統(tǒng)改造小結(jié)175
第5章數(shù)控機床改造軟件調(diào)試實例176
5.1PCU50的USB盤無法使用176
5.2SINUMERIK840D出現(xiàn)120201通信失敗報警問題176
5.3閉環(huán)測量系統(tǒng)損壞改為半閉環(huán)運行177
5.4軸的屏蔽處理177
5.5垂直軸和傾斜軸下滑的故障177
5.6自動加工時主軸停止而進給不停179
5.7SINUMERIK840D系統(tǒng)自動調(diào)用Siemens固定循環(huán)加工程序時出現(xiàn)12550報警180
5.8鏜銑床由于刀具沒有夾緊導致主軸不旋轉(zhuǎn)問題181
5.9電動機輸出轉(zhuǎn)矩與機械負載及動態(tài)轉(zhuǎn)矩不匹配問題181
5.10進給軸由雙電動機驅(qū)動的主從速度/力矩耦合不匹配問題181
5.11運動指令不能執(zhí)行的故障維修182
5.12定位監(jiān)控誤差過大報警182
5.13加工圓形工件過象限時輪廓誤差過大的問題183
5.14機床夾緊位置偏差過大的問題183
5.15龍門同步軸位置檢測不同步故障183
5.16急停控制功能無效問題184
5.17PCU50.3/PCU50.5原有硬盤損壞問題184
5.18PCU50.3/PCU50.5原有硬盤上的文件損壞問題185
5.19版本升級問題185
5.20系統(tǒng)升級后有8081報警提示授權(quán)不完整186
5.21CF卡系統(tǒng)軟件升級187
5.22PCU50.3/PCU50.5軟件版本兼容問題190
5.23PCU50.3/PCU50.5模擬循環(huán)問題190
5.24HMI軟件/CF卡系統(tǒng)軟件問題198
5.25靜電干擾問題199
5.26NX控制ALM使能問題199
5.27ESR斷電回退問題200
5.28SINUMERIK840Dsl調(diào)試問題200
5.29ProfiBusDP現(xiàn)場總線通信問題203
5.30幾何軸切換功能無效203
5.31進給軸高速移動時出現(xiàn)輪廓監(jiān)控25050報警203
5.32在高速加工軸啟動停止時出現(xiàn)進給軸輸出力矩不足問題204
5.33PLC程序問題204
5.34S120伺服電動機測量元件問題205
5.35SINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)總線地址設(shè)定通信問題206
5.36SINUMERIK828D的PLC控制急停報警問題206
5.37SINUMERIK828D的PLC控制互鎖保護導致自動程序的動作不執(zhí)行問題206
5.38FANUC0i系統(tǒng)全閉環(huán)修改為半閉環(huán)207
5.39FANUC0i系統(tǒng)顯示器屏幕上顯示300報警207
5.40數(shù)字伺服參數(shù)設(shè)定異常出現(xiàn)417報警208
5.41數(shù)控系統(tǒng)改造調(diào)試技術(shù)小結(jié)208
第6章數(shù)控機床技術(shù)改造案例210
6.1重型數(shù)控轉(zhuǎn)子槽銑床采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)再制造技術(shù)改造210
6.2羅馬尼亞12.5m車銑鏜床采用西門子840Dsl數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造220
6.3德國轉(zhuǎn)子銑采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造223
6.4數(shù)控轉(zhuǎn)子線圈立式加工中心專用機床采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的再制造技術(shù)改造227
6.5SC55車銑床采用FANUC0i數(shù)控電氣系統(tǒng)的技術(shù)改造233
6.6.260mm型落地銑鏜床采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造240
6.7德國MAHO700C五軸聯(lián)動鏜銑床采用西門子840Di數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造246
6.8哈爾濱電機廠汽發(fā)分廠SKODA.250mm鏜床再制造數(shù)控電氣技術(shù)改造250
6.9俄羅斯.160mm鏜銑床采用西門子840Dsl數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造252
6.10BFT130臥式數(shù)控鏜銑床采用西門子840Di數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造254
6.11MCS-V6立式數(shù)控加工中心采用FANUC0i-MC數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造257
6.12俄羅斯5m雙刀架立車采用西門子802D數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造265
6.13FB3立式銑床采用FANUC0i-MC數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造266
6.14立式數(shù)控加工螺紋孔專機采用西門子828D數(shù)控系統(tǒng)的再制造技術(shù)改造271
6.15捷克SIU250T臥式車床主軸靜壓及采用西門子802D數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造273
6.16CK6163C數(shù)控臥式車床采用西門子802Dsl數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造273
6.177.1m立車采用FANUC0TC數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造276
6.18德國數(shù)控沖槽機采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)改造278
6.19CKX91135可移式數(shù)控座環(huán)加工專機采用西門子840Dsl再制造技術(shù)改造281
6.20RSM2000G直齒花鍵軸磨床數(shù)控
電氣系統(tǒng)技術(shù)改造及工藝研究287
參考文獻293
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