大森 3i-G 数控系统在 N088 卧车改造及应用

1 设备现状及改造必要性

　　随着我国经济的飞速发展,电气设备制造行业的复苏,拥有高精尖的数控设备对企业市场份额的占有起着重要的作用,但如何发挥老设备的作用同样是极其重要的,对老设备进行可行性的数字化和数控化改造,是一条投资少,见效快的有效途径。近年来,随着国产数控系统开发逐渐成熟,国内占有率逐年加大,系统的稳定性逐年提高,而且性价比非常合理,最终我们选用了国产的大连大森数控系统。N088卧式车床是我公司一台老式数控机床,已经使用10多年,是轴料班的关键设备。设备丝杠、导轨和主轴精度良好,但由于电气系统故障频繁,造成设备在近年无法长期正常使用,因此必须对设备电气系统做必要的改造。

　　该设备为标准的卧式车床,有两个进给伺服轴和一个机械换挡调速主轴,伺服轴为X轴和Z轴。刀架为烟台环球产的8工位卧式电动刀架。

2 改造方案设计

　　对老旧设备的改造通常的做法是选用相应规格的驱动装置以控制电机的启停运转,使用PLC(可编程控制器)作为设备的控制核心,这是一种有效的电气改造方法。因此在对N088的改造方案确定后,针对设备主轴及机械精度良好的状况,选择好改造方案后对机床进行数控化改造。具体方案如下:

　　首先将原有数控系统拆除,对设备的X轴Z轴丝杠及电动刀架进行检修处理,重新制作伺服电机连接盘,将SCG-10ADG伺服电机与机床链接固定好。大森数控系统装机,主要包括系统与主轴变频器的连接,系统与I/O的连接,系统与伺服的连接等。硬件配盘完成后,进行软件编制(编制PLC梯形图)来控制辅助功能动作。反复调试PLC梯形图程序,最后使动作符合加工工艺要求。

　　2.1 大连大森3I-G数控系统简介

　　(1)系统功能。大连大森3I-G数控系统是大森公司针对车床和铣床开发的中档经济数控系统,使用的是日本技术,将CNC、PLC、HMI和PCMCIA接口高度集成在一块控制单元中,控制单元是3I-G数控系统的核心,各种软件程序和参数如NCK、PLC、MHI都存储在控制单元的SROM中,用3.6伏电池保程。运行软件存储在FROM中。系统各部件是通过BUS总线进行连接和通讯的。大森3I-G系统属于半闭环系统,采用了32位处理器,具有标准的G、M、T指令代码,系统分辨率为1um。系统最多可控制三个数字进给轴和一个模拟主轴。(2)PLC部分。大森3I-G数控系统的电气控制核心PLC部件集成于控制单元,外部的输入输出功能由I/O模块完成,它具有2个50芯的插槽,包括64位数字量输入和64位数字量输出,PLC的编程软件是WINDOWS XP软件写字板功能,用指令编辑梯形图程序,保存后用PC卡传入机器中,传到数控系统中的梯形图可在系统的显示器上修改并存储,使用十分方便。(3)驱动单元。大森3i-G数控系统使用的是DSAS-15UMC通用伺服驱动单元,该单元采用DSP(数字信号处理器)芯片,大大加快了数据的采集与处理速度。使用最新的功率器件IPM,使驱动器体积大为减小,外观简洁,结构紧凑。它具有宽速比,恒转矩,最高速度3000r/min,回转定位精度为1/10000转等。与之配套使用的电机是SCG系列的交流伺服电机,参数为1.5KW 6NM,编码器脉冲为2500线,信号是5V矩形脉冲,系统单元配备的接口模块用于速度环和电流环及位置环的控制。系统控制单元可选控1个、2个、3个伺服轴。在本次对N088改造中,因为是车床所以选用2轴模块加以控制,再配置一个模拟轴对主轴电机进行控制。

　　2.2 大森3i-G数控系统连接原理框图(图1)