制造业是国家的基础性、前沿性、支柱性的战略产业, 是衡量国家国际竞争力的重要标志。
制造业的发展, 依赖于先进的制造装备。用高新技术和先进、适用的数控技术改造传统产业, 可以大力振兴装备制造业。数控技术是先进制造的基础与核心, 它所带来的巨大效益与发展潜力引起了世界各国科技界和工业界的普遍重视。数控机床在提高加工精度、保证产品质量、降低生产成本等方面发挥了巨大的作用, 是衡量一个国家制造装备业技术水平的重要标志。
我国机电行业拥有众多机械结构陈旧、控制系统老化、加工精度低的数控机床, 这些数控机床已很难满足现代化生产的要求。随着机电行业生产规模的增大和对产品质量要求的提高, 在新增加高精度、高效率、高速度、高自动化的数控设备的同时, 采用现代数控技术改造技术落后的数控机床, 符合国家的产业政策, 同时也迎来了数控机床改造的发展机遇。随着我国高端装备制造技术的不断发展, 对数控技术人才的需求也不断扩大, 掌握并运用数控这一先进技术, 已成为数控技术、工业自动化和机械制造工程领域广大研究人员、技术人员和应用人员的迫切需要。对于机床设计、调试和改造的工程技术人员, 如何选择配件、配置和调整系统、扩展系统功能、减少调试时间、发挥设备最优性能已成为关注的焦点。
西门子与发那科数控电气系统因其性能稳定、功能强大、性价比高等特点, 已得到广泛应用。本书针对840D/ 840D sl/ 802D/ 828D 四种新型西门子数控系统与发那科FANUC 0i 系列数控系统的配置、硬件功能、系统功能、安装调试、技术改造的应用技巧编著而成, 理论精简, 实用性强。数控机床改造主要是针对数控系统、伺服系统、辅助控制系统、机械传动系统和液压系统的技术改造。由于数控机床基于计算机控制技术平台, 高度集成了机械、电气、液压和气动等多学科知识的机电一体化结构复杂的产品, 涉及计算机编程、自动化控制、位置测量、机械制造等领域, 因此在改造中能否按照准确的方法计算, 是否按照规则及要求选择改造方案和配件的类型, 是决定改造后机床的性能、运行精度、可靠性以及加工质量的关键因素。本书融入了作者二十几年大型企业数控设备的维修改造经验, 选取有代表性的改造应用实例, 结合数控机床的电气设计开发、数控系统调试技术等经验, 能够快速掌握数控应用技术的完整知识结构, 在数控机床改造中灵活运用。
本书承蒙西门子(中国) 有限公司资深数控专家关伟时审校, 得到了武汉华中自控技术发展有限公司技术管理专家张旭宇, 哈尔滨电机厂有限责任公司在数控机床维修与改造应用方面有丰富经验的专家张明良、刘明阳高级工程师的大力支持与帮助, 在此表示衷心的感谢。
鉴于理论水平和实践经验, 书中难免存在一些不足之处, 恳请有关专家和读者及各位同仁提出宝贵意见(电子信箱hecxujian@ 163.com)。
许 建于哈尔滨电机厂有限责任公司2017 年
前言
第1章数控机床改造概述1
1.1数控机床的基本组成及特点1
1.1.1数控系统1
1.1.2伺服驱动系统3
1.1.3西门子伺服电动机4
1.1.4位置测量系统6
1.1.5机械传动系统7
1.1.6液压系统7
1.1.7机械主体结构8
1.2数控机床改造的具体步骤8
1.2.1机械传动部件的改进8
1.2.2数控电气驱动系统技术方案的选择9
1.2.3数控设备辅助控制装置的完善9
1.2.4电气控制柜的设计与制作9
1.2.5整机连接调试11
1.2.6功能测试12
1.2.7数控机床改造的验收工作12
第2章数控机床技术改造总体方案15
2.1机械系统改造设计方案15
2.1.1数控机床机械结构的特点15
2.1.2数控机床机械传动系统的改造设计17
2.1.3数控机床液压系统的改造设计20
2.1.4机械安装调试应注意的问题21
2.2数控系统改造设计方案22
2.2.1西门子数控系统概述22
2.2.2发那科数控系统概述26
2.2.3数控机床改造数控系统选择方案27
2.2.4数控系统选型设计注意事项28
2.3伺服驱动系统改造设计方案29
2.3.1西门子伺服驱动系统概述29
2.3.2发那科伺服驱动系统概述30
2.3.3数控机床改造伺服驱动系统选择方案31
2.3.4伺服电动机的选择计算31
2.4位置测量系统改造设计方案34
2.5按功能要求选择数控系统改造方案36
2.6按工艺要求选择数控系统改造方案36
2.7按精度要求选择机械电气系统改造方案37
第3章机床机械系统改造39
3.1机床机械系统组成举例39
3.2数控机床机械部分再制造改造的内容43
3.3主轴系统的改造43
3.4进给传动系统的改造44
3.5机床各导轨的修复44
3.6机床液压系统的改进44
3.7机床辅助装置的改造44
3.8数控机床机械改造小结45
第4章数控机床数控系统改造47
4.1西门子840D系统改造的调试技术47
4.1.1西门子840D硬件与驱动系统47
4.1.2西门子840D系统的数据管理50
4.1.3西门子840D系统NC启动与调试55
4.1.4西门子840D的PLC启动与调试69
4.1.5西门子840D的PLC程序调试与故障诊断80
4.1.6840D与611D驱动诊断界面85
4.2西门子840Dsl系统改造的调试技术87
4.2.1840Dsl调试准备88
4.2.2系统软件升级90
4.2.3NCU、NCK、PLC开关94
4.2.4调试接口的连接96
4.2.5PLC调试99
4.2.6驱动配置与固件升级105
4.2.7NC参数的转换:840D升级到840Dsl114
4.2.8报警文本114
4.2.9循环115
4.2.10Operate驱动优化115
4.2.11刀库管理127
4.2.12数据备份与恢复129
4.2.13840Dsl选项功能130
4.3西门子802D系统改造的调试技术140
4.3.1802D调试准备140
4.3.2系统的连接142
4.3.3802D系统通电143
4.3.4PLC的调试144
4.3.5驱动器的参数配置145
4.3.6NC调试146
4.3.7驱动器轴参数优化151
4.3.8用户保护级的设定152
4.3.9数据存储和备份152
4.4西门子828D系统改造的调试技术153
4.4.1828D调试准备153
4.4.2系统通电158
4.4.3系统初始设定159
4.4.4PLC调试160
4.4.5驱动器调试162
4.4.6NC调试163
4.4.7刀具管理参数164
4.4.8网络驱动器165
4.4.9828D数据管理166
4.5FANUC0i-D数控系统的构成与调试技术168
4.5.1FANUC0i-D数控系统的基本构成168
4.5.2FANUC0i-D伺服系统的基本结构169
4.5.3FANUCPMC的基本功能170
4.5.4FANUC0i-D数控系统软件匹配调整172
4.5.5FANUC0i-D数控系统的数据备份与恢复173
4.6数控机床数控电气系统改造小结175
第5章数控机床改造软件调试实例176
5.1PCU50的USB盘无法使用176
5.2SINUMERIK840D出现120201通信失败报警问题176
5.3闭环测量系统损坏改为半闭环运行177
5.4轴的屏蔽处理177
5.5垂直轴和倾斜轴下滑的故障177
5.6自动加工时主轴停止而进给不停179
5.7SINUMERIK840D系统自动调用Siemens固定循环加工程序时出现12550报警180
5.8镗铣床由于刀具没有夹紧导致主轴不旋转问题181
5.9电动机输出转矩与机械负载及动态转矩不匹配问题181
5.10进给轴由双电动机驱动的主从速度/力矩耦合不匹配问题181
5.11运动指令不能执行的故障维修182
5.12定位监控误差过大报警182
5.13加工圆形工件过象限时轮廓误差过大的问题183
5.14机床夹紧位置偏差过大的问题183
5.15龙门同步轴位置检测不同步故障183
5.16急停控制功能无效问题184
5.17PCU50.3/PCU50.5原有硬盘损坏问题184
5.18PCU50.3/PCU50.5原有硬盘上的文件损坏问题185
5.19版本升级问题185
5.20系统升级后有8081报警提示授权不完整186
5.21CF卡系统软件升级187
5.22PCU50.3/PCU50.5软件版本兼容问题190
5.23PCU50.3/PCU50.5模拟循环问题190
5.24HMI软件/CF卡系统软件问题198
5.25静电干扰问题199
5.26NX控制ALM使能问题199
5.27ESR断电回退问题200
5.28SINUMERIK840Dsl调试问题200
5.29ProfiBusDP现场总线通信问题203
5.30几何轴切换功能无效203
5.31进给轴高速移动时出现轮廓监控25050报警203
5.32在高速加工轴启动停止时出现进给轴输出力矩不足问题204
5.33PLC程序问题204
5.34S120伺服电动机测量元件问题205
5.35SINUMERIK802D数控系统总线地址设定通信问题206
5.36SINUMERIK828D的PLC控制急停报警问题206
5.37SINUMERIK828D的PLC控制互锁保护导致自动程序的动作不执行问题206
5.38FANUC0i系统全闭环修改为半闭环207
5.39FANUC0i系统显示器屏幕上显示300报警207
5.40数字伺服参数设定异常出现417报警208
5.41数控系统改造调试技术小结208
第6章数控机床技术改造案例210
6.1重型数控转子槽铣床采用西门子840D数控系统再制造技术改造210
6.2罗马尼亚12.5m车铣镗床采用西门子840Dsl数控系统的技术改造220
6.3德国转子铣采用西门子840D数控系统的技术改造223
6.4数控转子线圈立式加工中心专用机床采用西门子840D数控系统的再制造技术改造227
6.5SC55车铣床采用FANUC0i数控电气系统的技术改造233
6.6.260mm型落地铣镗床采用西门子840D数控系统的技术改造240
6.7德国MAHO700C五轴联动镗铣床采用西门子840Di数控系统的技术改造246
6.8哈尔滨电机厂汽发分厂SKODA.250mm镗床再制造数控电气技术改造250
6.9俄罗斯.160mm镗铣床采用西门子840Dsl数控系统的技术改造252
6.10BFT130卧式数控镗铣床采用西门子840Di数控系统的技术改造254
6.11MCS-V6立式数控加工中心采用FANUC0i-MC数控系统的技术改造257
6.12俄罗斯5m双刀架立车采用西门子802D数控系统的技术改造265
6.13FB3立式铣床采用FANUC0i-MC数控系统的技术改造266
6.14立式数控加工螺纹孔专机采用西门子828D数控系统的再制造技术改造271
6.15捷克SIU250T卧式车床主轴静压及采用西门子802D数控系统的技术改造273
6.16CK6163C数控卧式车床采用西门子802Dsl数控系统的技术改造273
6.177.1m立车采用FANUC0TC数控系统的技术改造276
6.18德国数控冲槽机采用西门子840D数控系统的技术改造278
6.19CKX91135可移式数控座环加工专机采用西门子840Dsl再制造技术改造281
6.20RSM2000G直齿花键轴磨床数控
电气系统技术改造及工艺研究287
参考文献293
新书资讯