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臥式加工中心的改造方案
閱讀：180 發布時間：2020-8-12一． 概述
由于電氣系統老化，控制系統陳舊落后，缺乏相關系統資料，電氣系統故障頻繁，維修困難，現已不能滿足生產加工需要。
二． 技術方案
鑒于上述情況，我們建議對該加工中心電氣系統進行全面改造，拆除原加工中心所有電氣控制部分，按照加工中心設計的功能，采用新的控制系統，重新設計電氣控制部分，實現原加工中心的所有功能，提高控制的穩定性及安全性，降低加工中心故障率，方便操作，使改造后整機在電氣上達到原加工中心的各項性能指標。具體方案及主要電氣元件的選擇如下：
㈠ 主要改造內容：
● 采用華中數控HNC-22MD銑削數控系統，數字量控制接口，具有10.4英寸彩色LCD顯示器，顯示分辨率為680×480；
● 擴充系統電子盤容量至1GB，以滿足大容量模具零件程序的存儲和加工；
● 配置標準加工中心工程面板，不占用PLC的輸入輸出接口；
● 內置40路光電隔離輸入接口和32路功率放大光電隔離開關量輸出接口，擴展20路輸入/16路輸出接口；
● 主軸裝置采用西門子6RA70 SIMOREG DC MASTER,具有定位功能，以實現自動換刀時的主軸定位功能；
● 拆除原加工中心各軸伺服電機，進給系統更換為安川交流伺服驅動系統，伺服電機扭距和額定轉速分別大于或等于原加工中心各軸伺服電機扭距及額定轉速；
● 增加電子手輪，帶急停、軸選擇及倍率選擇開關，方便對刀；
● 制作新的電氣控制柜及懸掛按鈕站；
● 更換原加工中心上已損壞的行程及限位開關；
● 更換原加工中心床身導線，導線裸露部分穿金屬軟管防護；
● 重新設計更換原加工中心電氣控制系統，保證加工中心運行穩定，刀庫換刀可靠；
● 低壓電器均采用西門子、施耐德或國內產品；
● 重新設計各坐標軸伺服電機的機械聯接，并加工制造相應聯接件；
● 保留加工中心原冷卻、液壓、氣動等輔助控制部分。
㈡ 電氣原理設計遵循以下規則：
★ 加工中心各電磁閥均采用單獨的熔斷器（帶熔斷指示燈）進行保護；
★ 加工中心各電磁閥、三相異步電機，電柜內各中間繼電器、接觸器等噪聲元件均合理加裝浪涌吸收元件，保護PLC I/O點及接觸器、繼電器觸點，使控制系統穩定可靠的工作；
★ PLC輸出至電磁閥、接觸器等瞬時吸合電流大的負載時，均采用施奈德帶燈中間繼電器進行轉接，保護PLC輸出點不至過流損害；
★ 加工中心各交流三相異步電機均用西門子自動空氣開關單獨保護；
★ 電柜內布線及元器件布置符合相關國家標準，遵守電磁兼容性（EMC）原則；
★ 電柜內線號齊全、整齊，所有線號均采用打印耐油線號；
★ 電柜控制電源均從隔離變壓器輸出端取出，隔離層可靠接地；
★ 電柜內安裝接地銅排，并可靠接地，使控制系統符合相關接地標準；
★ 電柜按原走線方式出線與聯接，并適當改進；
★ 線纜采用國內正規廠家或進口產品，重要信號線均采用屏蔽雙絞線，防止被干擾；
★ 考慮到維修方便，電柜內安裝維修照明燈，提供維修電源（AC 220V）；
★ 預留AC 24V、AC 36V工作照明電源；
★ 電柜整體安全性能符合相關國家標準；
★ 提供詳細的改造資料技術文檔2份、華中數控HNC-22MD系統資料1套、制作改造資料、參數及PLC源程序備份電子文檔1份，方便日后的維護工作。
三、 所選改造方案的主要特點及系統功能
1． 技術成熟：
應用華中數控系統已經成功地改造了常柴股份有限公司、東方電機股份有限公司、南昌飛機制造公司的多臺美國、俄羅斯進口的加工中心，該系統是目前國內的數控系統之一。
2． 高可靠性：
● 基于PC的數控系統，*的開放式體系結構，內置*嵌入式工業PC機，采用120MHz以上的Intel系列CPU。
● 全密封防靜電面板結構，具有*抗*力，電磁兼容性指標比國家標準高出一倍以上，達到歐洲四級標準。
● 結構牢靠，造型美觀，體積小巧，外形尺寸小。
3． 高性能：
● 可配置4個進給軸，支持4軸聯動。
● 具有1個主軸控制接口，可選配多種機械調速主軸、變頻調速主軸和交流伺服主軸單元，支持車、銑、加工中心和車銑復合加工中心功能。
● 刀具長度、半徑補償、刀具壽命管理功能。
● 采用ISO通用的G代碼編程，具有直線、圓弧、螺旋線插補功能。
● 強大的系統自診斷及報警功能：計算機軟件診斷、CNC初始狀態及通訊診斷、伺服系統診斷、PLC診斷、用戶自定義報警信息。
● 支持剛性攻絲，直接控制進給和主軸轉速實現同步。
● *的小線段連續加工功能（G64），適合CAD/CAM軟件生成的復雜模具加工程序。
● 加工斷點保存/恢復、任意行程序運行功能。
● 反向間隙補償、絲杠螺距誤差補償（單向/雙向），螺距補償數據多可達5000點。
● 內置DNC接口和以太網接口，實現加工中心聯網、車間群控。支持遠程診斷與遠程加工中心共享，支持工廠工業加工網絡與工廠辦公網絡進行快速簡捷連接、數據傳輸和資源共享。
● 支持G代碼壓縮，用一張1.44MB軟盤，可輸入6～12MB的G代碼加工程序。
● 直接的數據存儲卡（FLASH），存儲量小是8MB，保存數據時間大于20年，可重復多次使用，既可靠、又方便。*避免了傳統數控系統因為用戶加工程序空間有限而采取DNC加工方式，利用PC的RS232接口，分段傳送、分段加工G代碼程序，既不可靠速度又慢的缺點。
● 跟蹤誤差允差設定與報警：數控系統實時監控加工中心實際坐標，對加工中心的非正常運動狀態和加工的非正常狀態進行報警，防止廢品發生。
4． 易使用：
● 可直接使用MasterCAM、UG、PRO/E等CAD/CAM軟件生成的數控加工代碼。
● G、M、S、T代碼和PLC指令豐富，固定循環功能強大，能覆蓋國內外主要系統的絕大部分功能。
● 宏程序：支持邏輯運算符（AND、OR、NOT）、函數（SIN, COS, TAN, ATAN,ATAN2,ABS, INT, SQRT, EXP）、條件判別語句（IF, ELSE, ENDIF）和循環語句（WHILE, ENDW），可實現復雜的運算
● 子程序調用支持8重子程序調用
● 采用全中文菜單式操作界面，操作簡便直觀。
● 具有豐富實用的圖形顯示功能：刀具中心軌跡、三維立體程序核對及同步加工圖形及XY、YZ、ZX平面圖形聯合顯示。
● 后臺編輯功能：系統在按某程序進行加工的過程中，可以同時對其他任何程序進行編輯。
5． 系統的維護和更新換代方便容易：
由于工控機與通用PC微機*兼容，PC微機的外部設備如顯示卡、電子盤、軟硬驅動器、網絡接口卡、RS232通訊接口、標準鍵盤、視頻功能卡均能直接在華中數控系統上使用，這使得系統的維護和更新換代方便容易。隨著微機的發展和升級，華中數控系統也同時得到升級換代。并且用戶可非常方便地購置到系統維護所需要的一切配件。
6． 開放性好：
由于華中數控單元采用基于DOS得軟件平臺，其軟件資源豐富，使得華中數控系統的開發環境非常方便友好，且用戶可方便地進行二次開發。這使得華中數控系統可方便地與CAD／CAM系統、數字化仿型測量系統、智能化故障診斷與誤差補償系統、網絡通訊功能集成化、一體化。
7． 便于學習：
華中數控系統在操作界面上是仿FANUC的數控系統，其操作習慣和編程語言與FANUC相似。在FANUC上運行的G代碼數控程序，基本不需修改。
8． 總費用低：
采用該技術路線改造的費用低，當設備超出保修期，其維修、購買配件、得到技術服務的費用同采用國外數控的系統相比低得多。
9． HNC-22MD銑床數控系統主要功能
● 大控制軸數：4軸（X、Y、Z、4TH）
● 大聯動軸數：4軸（X、Y、Z、4TH）
● 主軸數：1軸
● 大編程尺寸：99999.999mm
● 小分辨率：0.01μm～10μm（可設置）
● 直線、圓弧、螺旋線插補
● 小線段連續高速插補
● 用戶宏程序，固定銑削循環，坐標旋轉、縮放、鏡像
● 自動加減速控制（S曲線）
● 加速度平滑控制
● MDI功能
● M、S、T功能
● 故障診斷與報警
● 全屏幕程序在線編輯
● 空運行及程序校驗功能
● 參考點返回
● 工件坐標系G54～G59
● 加工軌跡彩色圖形仿真，加工過程實時三維圖形顯示
● 加工斷點保護/恢復
● 雙向螺距誤差補償（可達5000點）
● 反向間隙補償
● 刀具長度及半徑補償
● 刀具壽命管理
● 超前預處理功能（look-ahead）：G64超前預讀程序，將小線段按連續軌跡高速進給，根據拐角大小，自適應控制進給速度，保證拐點處的誤差小于跟蹤誤差允許
● 主軸轉速及進給速度倍率控制
● CNC通訊：RS232接口
● 網絡：支持NT、Novell、Internet網絡
● 支持DIN/ISO標準G代，零件程序容量：標準配置6000K，支持硬盤或網絡，不需DNC，大可直接執行2GB的程序
● 內部二級電子齒輪
● 系統參數備份與恢復
四、 主要配置及報價
1.基本配置
序號 | 類別 | 描述 | 數量 | 價格（萬元） | |
1 | CNC單元伺服驅動及電機 | 世紀星銑削數控裝置HNC-22MD（數字口）包括： 1. 工業控制機： l 10.4英寸液晶彩色顯示器； l 配置586 CPU； l 32MB RAM； l 1GB電子盤； l 三組薄膜鍵盤； 2.華中世紀星銑床數控系統軟件(三軸聯動，并可擴展4軸聯動軟件。)； 3．主軸控制模塊(±10VDA輸出)； 4．內置PLC輸入控制模塊(40通道、光電隔離)； 5．內置PLC輸出控制模塊(32通道、光電隔離)； 6．標準工程面板：控制按扭、急停按扭、進給修調開關、狀態指示燈等； | 1套 | 2.5 | |
2 | 第4軸功能 | 擴展第4軸功能 | 1 | 0.4 | |
3 | 輸入/輸出擴展板 | 20入/16出(HNT-0021-2005) | 1 | 0.4 | |
4 | 伺服驅動系統 | SGMGH-30ACB61+SGDM-30ADA | 1套 | 12.5 | |
SGMGH-55ACB61+SGDM-60ADA | 3套 | ||||
5 | 機械部分 | 4軸伺服電機聯接件設計加工及現場裝配 | 4 | 1.8 | |
6 | 主軸驅動系統 | 西門子6RA7022 SIMOREG DC MASTER,帶定位功能 | 1 | 4.0 | |
7 | 手持單元(日本) | 集手脈、軸選擇、倍率、急停選擇一體 | 1 | 0.3 | |
8 | 伺服變壓器 | 20KW三相隔離 | 1 | 0.5 | |
9 | 主軸電抗器 | 65A平波電抗器 | 1 | 0.1 | |
10 | 控制柜內元件 | 控制變壓器，開關電源、閥用電源 | 1套 | 2.0 | |
空開、斷路器、保險、電源插座 | |||||
接觸器、繼電器、按鈕、指示燈 | |||||
抗件，電柜照明燈、接線端子、線槽、卡規、導線等輔料 | |||||
11 | 電柜 | 2電氣控制柜及懸掛按鈕站 | 1套 | 0.8 | |
12 | 加工中心床身導線 | 原加工中心床身導線（更換），導線防護金屬軟管 | 1.0 | ||
13 | 軟驅單元 | 軟驅單元（含以太網，RS232、鍵盤等轉接口）（可選） | 1 | 0.1 | |
14 | 以太網 | 以太網功能（可選） | 1 | 0.4 | |
15 | 項目設計費 | 項目設計，電柜出廠及現場加工中心動作調試等 | 1 | 3.0 | |
16 | 差旅費、施工費 | 含不可預見費用 | 1 | 2.5 | |
17 | 包裝及運費 | 1 | 0.2 | ||
18 | 資料、文檔 | 其中華中數控系統資料1套 | 2套 | 0.0 | |
19 | 質保及服務 | 設備改造部分提供1年質保及服務 | 0.0 | ||
20 | 管理及稅費 | 3.0 | |||
21 | 合計 | 35.5 | |||
改造費用總計為人民幣：
五、設備改造周期：
1、 合同生效后2個月內交付使用；
2、 現場安裝調試周期10～18天；
六、服務響應： 24小時；
七、其他未盡事宜敬請協商。