基于管螺纹车床的数控化改造设计

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1、机械2003年第30卷增刊·253·基于管螺纹车床的数控化改造设计李杰，刘宏杰，唐宗军（沈阳工业大学，辽宁沈阳110003）摘要：介绍了用NUM1040T数控系统对管螺纹车床的改造思路和设计方法，重点阐述了机床电气方面的改造设计方法和原理。关键词：数控系统；机床电气；改进方法1问题的提出整体性能，尤其是它的加工精度和生产效率提高得更为显著，现在，数控机床已在机械工业生产中得到广泛应用。中海油田公司于1996年购置的GE5-1000S西班牙车目前市场上流行的数控系统，如FANUC、西门子等都配床是一台普通管子

2、车床。该机床主要用于加工石油油管螺置有车床数控系统，但却不具备螺纹修复功能，同时在螺纹以及对原有油管螺纹进行修复。由于该机床在控制方面纹加工过程中，不允许主轴变速。很显然，不能满足西班的设计与国内同类型机床有很大差异，造成操作者在实际牙车床改造的全部基本要求。在对多家数控系统经销商进操作时不习惯，导致在安装调试后的几年内，不能投入使行考证后，我们选择了法国的NUM一1040T型数控系统。用。为解决此问题，同时提高加工的自动化程度，我们提该系统功能强大，采用64位的CPU，处理速度快，位置出对该车床进行数控改

3、造。控制精度高。硬件结构紧凑，体积超薄。2设计任务与总体方案确定(1)控制电路全部集成在200x160(mr02)的主板上，其中包含PLC，通过插座与用户电缆对接输出，无转换隐患，原西班牙管子车床主要用于对输油管道的油管及油拆除更换极为方便，大大提高系统可靠性。管螺纹进行加工，其加工工艺要求机床应完成的工作内容(2)图形跟踪CRT显示，2D和3D实时动态图形切换，有：控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴变速；图象清晰美观。刀架能实现纵向和横向的进给运动，并具备在换刀点自动(3)采用高速处理器(CPU)和

4、可编程门阵列（CPLD）改变四个刀位完成选择刀具；冷却泵、润滑泵的启停；加进行硬件插补，实现高速μm级控制，保证电机运行平稳、工螺纹时，应保证主轴转一转，刀架移动一个被加工螺纹高效。加减速可调，可配置伺服驱动器。的螺距或导程。这些工作内容，就是数控化改造数控系统(4)内置PLC有源输出。I／O(32／24路)，使数控系控制的对象。查看原车床及有关资料，并且参照数控车床统具有开放性能，保证为各种专机进行数控配套、的改造经验，确定主体方案为：①对机床的改造部位是：(5)设置手摇脉冲发生器的外部接口，用电子手轮实

5、拆掉手动刀架和小拖板装上数控刀架；拆掉普通丝杠、光现手动、联动切削，便于数控机床的定位、工件对刀的操杠、进给箱、溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副；主轴后端加作。一光电编码器，供加工螺纹使用。②数控系统选用法国在软件功能方面，具有多种实用性功能。NUM1040T型数控系统。③驱动系统的设计，主轴系统(1)在操作方式上设有编程、参数设定、自动运行、保留原机床采用的西门子主轴伺服系统，进给伺服系统选手动运行、回零(回机械原点、回程序原点)、MDI(白动数用与NUM1040T相配套的交流伺服系统。据输人)、通讯、示教等多

6、种模式。(2)完善的补偿功能。如：刀具半径补偿、刀具长度3数控系统NUM1040T简介补偿、间隙补偿等，特别是可以实现尖角、内角的自动过度功能。机床数控系统（CNC系统）是数控机床的控制核心，(3)多种循环控制功能的设置．有效地提高了产品加随着机床数控技术的不断发展与进步，提高了数控机床的工的时效及产品加工的一致性。·254·机械2003年第30卷增刊(4)强大的通讯功能。系统既可进行简单的RS232E串原机床已有一个电控柜，里面放置了开关、继电器、口通信，也可进行复杂的FIPWAY网络通信。系统的参数接触

7、器、主轴伺服系统等。由于要利用原机床的主轴变速设置及传输、机床零件程序的装卸载都相当便捷。系统、冷却系统、润滑系统等。因此必须增加一个新的电更重要的是它除具备以上功能外，还具有其它数控系控柜。该电控柜除放置数控系统和伺服系统外，还必须具统所没有的“螺纹继续切削”功能，可以对任何已加工过有接管原电控柜部分功能的能力。具体做法是：根据改造的螺纹进行继续切削，并且不会出现乱扣现象。另外，该后的电气原理图，设计制作电控柜，原有元器件仍放置在系统在进行速度跟踪时，采用了前馈控制方式，能够适应原柜中，按电气原理图做必要

8、的改动，两柜之间利用电缆螺纹切削过程中的变速要求。进行传输。改造后机床的控制系统框图如图1所示。4数控系统电气控制线的连接计算机Ｘ轴口X轴伺服Ｘ轴电机显示操作面板CNCＺ轴口Ｚ轴伺服Ｚ轴电机手工输入显示操作棉板系统Ｃ轴口　Ｃ轴编码器主轴伺服主轴电机机床面板　手轮口手轮ＩＯ有关按钮报警信号润滑系统、冷却系行程开关等开关量统、导轨润滑等图1改造后机床的控制系统框图NUM1040T数控系统外围接口模块如下：般的24VD