基于华中数控系统的ZJK7532A数控钻铣床升级改造

引言

    许多加工用户使用的数控机床主要是国内早期的数控设备，系统功能简单并进入老化阶段，电气控制故障率逐年上升并且加工精度低，已严重影响到企业的正常生产。而新购设备投入较大，废弃旧设备又比较浪费，能否有一种途径花尽可能少的钱，就能使旧机床不仅具有和新机床一样的加工精度，而且还具备当前数控机床的功能，还能减少故障率、提高加工效率。针对这种情况，我们对ZJK7532A数控钻铣床进行全面了的系统、电气和机械升级改造。

1 升级改造的内容

    ZJK7532A数控钻铣床是外配通用PC机的经济型数控装置，属于早期的华中2000系列数控系统，主轴为机械手动变速，进给为步进电机开环控制，采用梯形螺纹丝杠传动。系统落后、精度差及稳定差。故具体改造内容涉及数控系统升级，交流伺服电机半闭环控制，主轴无级调速改造和机械结构升级。

2 改造设计具体方案

    2.1 机械结构的改进

    机床主轴的改造是在原机床手动换档三级变速的基础上，充分利用原有三相异步电动机和主轴变速箱，采用变频器驱动实现手动换档分段无级变速的控制方式。这种方式很适合需要无级变速但又对低速和高速都不要求的场合，实现起来简单方便又比较经济，在较低速度时可通过机械变速装置扩大输出转矩，但其调速范围受到电动机最高转速的限制。进给轴结构改造如图1所示，伺服电机通过1:1的齿形带轮带动滚珠丝杠旋转，实现工作台的运动。替换了原有的梯形螺纹丝杠，提高了机床的精度和快速响应性。

    图1 x、y、z轴机械传动部分

    2.2 强电电气控制设计

    改进后机床强电电气原理图如图2所示。主要是主轴和进给伺服电机的电源及其控制连线。

    2.3 数控系统的选择

    综合性能、可靠性及经济性因素，本机床改造中我们选择华中“世纪星”数控系统，它是在华中I型、华中2000系列数控系统的基础上，满足用户对低价格、高性能、简单、可靠的要求而开发的数控系统，近年来国内用户对其认可度有很大提高。它采用了先进的开放式体系结构，内置 嵌入式工业PC，配置7.5”或9.4”彩色液晶显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体，支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、DNC、以太网等程序交换功能。具体连线如图3所示。

    图2 机床强电电气回路原理图