基于cat―180数控热旋压机床的改造

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1、基于CAT-180数控热旋压机床的改造摘要:文章以CAT-180热旋压数控机床为研究目的，采用西门子840D数控系统，同时，对机床的外围部件进行改造。机床通过改造后，不仅可以提高稳定性，而且还能降低设备的故障率，这样提高了企业的生产效益。关键词：CAT-180数控热旋压机床；西门子840D数控系统；改造1概述该机床是19世纪末期从西班牙DENN公司引进的数控热旋压机床，主耍用于金属筒形部件（O140mm-O180mm）的热旋压，由于该机床使用时间过长，部分配件老化，使其加工精确度降低，而且存在设备部件复杂、维修成木高等

2、问题。因此为了保证生产，降低维修成木，我们通过对进出料系统、温度补偿等装置，以及部分电气系统和机械系统的改造，机床的进出料系统采用气动式装置，机床的驱动轴采用S1MODIUVE611D伺服驱动，从而使设备恢复原貌。2机床结构的构成机床主要包括主轴驱动、液压系统、进给轴驱动、上下料装置、润滑装置、刀具管理等，由直流电机作为主轴（SP轴），其作为旋转轴，可分为高速和低速旋转，井带屯动换挡结构，主轴电机采用原来机床的直流电机，由ABB公司生产的M3AA250SMA-4型电机；横向轴为X轴、纵向轴为Z轴（对着主轴），其中Y轴为

3、虚拟轴，需要适配第三几何轴。X轴和Z轴的位移检测元件采用的是绝对值编码器，通过液压驱动控制X轴和Z轴的位移量。这样通过三轴联动，可以对金属圆筒部件进行热旋压。3西门子840D数控系统简介西门子840D、SIM0DRIVE611D数字驱动和S7-300PLC,用MTS位移传感器作为位置和速度检测元件，通过伺服阀控制油缸活塞的位移量，经各信号的相互传递，构成全数字闭环控制系统。该系统适于机床各式各样复杂部件的加工任务，并有其精度高的特点。它由NCU(数控单元)、MMC、PLC等部件构成该数控系统，并用总线相连各部件来完成信

4、号的传输任务。3.1NCU控制模块NCU单元是西门子8401)数控系统中的中央控制单元，它为系统的核心，负责处理CNC的一切功能及机床的控制，它与611D伺服驱动的总线连接，用来接收数控指令并向系统提供信号反馈；NC和S7-300PLC内的CPU都一起集成在NCU模块巾，与MMC、主轴驱动、伺服驱动等连接。3.2人机界面它是MMC和0P建立的两门子840D与操作者互相交互的界面，是执行NC数据的输入以及数据的显示，其屮0P单元，带有10.4寸的TFT显示屏、NC键盘；丽C是一台小型计算机，并带独立的CPU、硬盘和软驱，

5、其中P⑶是为操作面板匹配而设计的MMC模块，该机床为PCU50,并配有高级HMI，同时带有WINDOWSNT4.0，用于人机可视化交互，如编程、诊断等功能；其中MCP是数控操作台上有用户自定义功能按键的操作面板，通过MP总线连接各模块，主耍控制机床的相关动作、主轴以及进给轴。3.3PLC控制模块PLC模块是NCU的子模块，由电源模块(PS)和接口模块(IM)以及信号模块(SM)等组成，用于机床的控制与监控。其中电源模块(PS)是PLC和NC的供应电源；接口模块(IM)是用在不同等级的互连；信号模块(SM)有DI型(SM

6、321)、DI/DO型(SM323)、DO型(SM322)等。其中西门子公司提供的840dtoolbox包含有机床的部分程序，安装下载后可实现主轴的旋转以及X轴和Z轴的控制，还可以增加用户自定义的程序来实现液压、气动、润滑、冷却等辅助控制，这些功能需要在SIMATICManager?件上编程才能实现。4机床设计4.1进给驱动控制原理该机床系统是全闭环控制系统，采用MTS磁制仲缩式位移传感器，为其提供位置反馈和速度反馈，其输出为绝对数值SSI数字输出，有着控制精度高，信号不漂移及变值的特点；在伺服油缸中装有浮动永磁磁环，

7、当磁环移动时上下感测到的位移即为活塞的位移。当CNC发出指令时，信号通过NCU各总线传递给伺服驱动系统，当位移传感器检测的位置不在指令发出的位置时，它通过位置控制电路输出±10V的电压信号，传送到伺服编码器使能端(D和E端)，控制液压缸活塞的位移量，同时，位移传感器输出0-10V的速度信号，反馈给机床，位移传感器发出的位置和速度反馈信号传输到系统后，对伺服阀作出相应的位置和速度调整，从而对进给轴的位移和速度实现精确控制，并在人机界面中显示出來；当位置传感器检测到CNC给出的指令一致时，位置控制电路系统停止发出±10V电

8、压信号，从而进给轴停止。如图1。4.2主轴控制原理主轴采用是原来的主轴驱动直流电机。CNC中发出的速度S指令，由指定的速度值决定，其速度还可以通过主轴倍率开关进行转换。当信号经过PLC时，对S码进行译码出来，再经模拟输出转换为十六位数的整数，然后送给数模转换模块，转换为需要的数字信号，并输出±10V的电压信号传递给主轴驱动系统，控