范浩　劉志成　房慶君　汪遠平　宮德波

（山推工程機械股份有限公司）

本文以秦川數(shù)控成型磨齒機YK7332B數(shù)控化改造為例，論證了將小眾且開放性低的NUM系統(tǒng)機床改成市面上比較普及的840D數(shù)控系統(tǒng)的一種可行方案，數(shù)控化替代方案主要重點機床放在機床的電氣控制改造方面，需要更新數(shù)控系統(tǒng)、伺服電動機、驅(qū)動器及外圍電氣線路；這種方法的優(yōu)勢是840D數(shù)控系統(tǒng)自帶成形砂輪加工、磨削誤差分析及誤差調(diào)整等一整套比較成熟的軟件包。用戶可以根據(jù)需要自行選擇齒輪磨削工藝，磨削方法、砂輪修整方法，軟件包會對部分計算參數(shù)進行優(yōu)化處理。而對于機械部分，我們只對影響機床加工精度的重點部件進行有針對性的修理。改造完成后按照出廠標(biāo)準(zhǔn)進行精度檢驗。通過此次改造，為以后的機床改造提供了一種思路和方法，為長期使用后系統(tǒng)老舊，機械磨損的機床提出了一種徹底修復(fù)使用的方案。同時，機床再制造產(chǎn)業(yè)也是當(dāng)下的一種趨勢，國家現(xiàn)在正在加大提倡和支持。

01　數(shù)控化改造整體方案

由于機床的電氣線路分布在多個部位，而電氣元件已使用近10年，并且車間環(huán)境多油，存在線路老化現(xiàn)象，故障率高，機床的穩(wěn)定性低，可使用時間不長。我們打算把原機床中的控制電路及外圍電氣控制線路全部拆掉，更換成數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置的邏輯控制電路，實現(xiàn)PLC總線控制，這樣可以節(jié)省大量的控制電路電纜及外圍的線路。同時我們需要將 NUM系統(tǒng)更新為894D系統(tǒng)，所有進給軸的伺服電動機、驅(qū) 動器也全部更換。重新設(shè)計的外圍控制電路，包括主軸旋轉(zhuǎn)、油冷卻、各伺服軸電機驅(qū)動等功能可實現(xiàn)系統(tǒng)自動控制。拆除原有的機床控制柜，在原部位安裝新的控制柜；改造后的所有元件都按標(biāo)準(zhǔn)重新布置。數(shù)控系統(tǒng)選用西門子840DSL數(shù)字伺服控制系統(tǒng)，其優(yōu)勢是比普通模擬量伺服系統(tǒng)精度更高、運算速度更快、抗干擾能力更強。

02　電氣部分改造內(nèi)容

(1)機床更換全新的西門子840DSL高性能全數(shù)字?jǐn)?shù)控系統(tǒng)。改造后機床有一下數(shù)控軸：立柱徑向進給軸(X軸)， CNC全閉環(huán)控制；砂輪架軸向進給軸(Z軸)，CNC全閉環(huán)控 制；安裝角調(diào)整軸(A軸)，半閉環(huán)控制；工件旋轉(zhuǎn)軸(C軸)， CNC全閉環(huán)控制；砂輪主軸(S1軸)；通過NC控制的工件分 度軸(C軸)；進給軸（X軸、Z軸），可進行編程自動磨削，可實現(xiàn)齒形磨削要求；齒向可按照程序?qū)崿F(xiàn)螺旋線差動、轉(zhuǎn)角修形、圓弧修形等加工方式。機床具有斷流回退功能， 當(dāng)機床出現(xiàn)斷流時，機床快速退回到安全位置，保護機床和正在磨削的工件。機床具有自動對刀和余量分配功能。

(2)磨削軟件選擇，840D數(shù)控系統(tǒng)自帶成形砂輪加工、 磨削誤差分析及誤差調(diào)整等一整套比較成熟的軟件包。用戶可以根據(jù)需要自行選擇齒輪磨削工藝，磨削方法、砂輪修整方法，軟件包會對部分計算參數(shù)進行優(yōu)化處理。這就相當(dāng)于一個成型磨齒機專家系統(tǒng)，可以大幅降低機床操作者在以往需要進行的計算及數(shù)控編程等重復(fù)性工作。該軟件幾何包含了現(xiàn)有的齒形和齒向的任意形狀修型、可精確計算齒頂和齒根的過渡曲線，而且還有多種參數(shù)輸入形式、齒輪磨削工藝、磨削方法、砂輪修整方法可供用戶選擇，并根據(jù)用戶實際需求對加工參數(shù)進行優(yōu)化。軟件自帶的數(shù)據(jù)庫安全性高，可隨時調(diào)用?？筛鶕?jù)機床一些配置，實現(xiàn)工件的自動對刀、誤差分析等功能，大大提高了機床的加工效率。

(3)更換機床上的全部電氣元件，包括各軸的光柵尺、 老化或損壞的開關(guān)、傳感電纜等。

(4)更換新的電氣控制柜，更換控制柜內(nèi)的低壓元器件、更換新的操作箱，盡可能維持原操作習(xí)慣。并更換原機床的電柜空調(diào)。

03　機械部分改造內(nèi)容

(1)砂輪架徑向運動軸（X軸）。 更換X軸的直線導(dǎo)軌、滾珠絲桿。全部選用日本NSK；更換絲杠支撐軸承，選用德國INA，F(xiàn)AG，或日本NSK。更換X軸的直線光柵尺，選用德國HEIDENHAIN；更換密封 件及損壞的潤滑接頭，重新排潤滑油管。

(2)砂輪架軸向運動軸（Z軸）。 更換Z軸的直線導(dǎo)軌、滾珠絲桿。全部選用日本NSK；更換絲杠支撐軸承，選用德國INA，F(xiàn)AG或日本NSK；更換Z軸的直線光柵尺,選用德國HEIDENHAIN；更換密封件及損壞的潤滑接頭，重新排潤滑油管。 

(3)磨具螺旋角調(diào)整軸（A軸）。 更換A軸的轉(zhuǎn)臺軸承、蝸桿支撐軸承。軸承品牌選用和原機床品牌相同軸承；更換A軸蝸輪蝸桿副，防塵油封；更換夾緊油缸內(nèi)的密封圈，更換損壞的夾緊碟簧。

(4)砂輪主軸(S軸)。 修磨砂輪主軸，更換砂輪主軸軸承。軸承選用德國IBC軸承；更換電主軸和主軸的同步帶輪，同步帶；修磨機床隨機帶的砂輪法蘭，增加一片砂輪用于試磨件的磨削；砂輪主軸精度：軸向和徑向跳動≤0.002mm；主軸潤滑和 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變。

(5)工件主軸（C軸）。將原YK7232B的C軸