一般来说，数控车床的电气系统可以无故障运行5-10年，之后就进入了故障高发期。为了保证其仍然保持较高的可靠性和稳定性，必须对其进行升级，以保证其能够继续发挥作用，进一步为企业创造经济效益。 为此，以GS30数控车床电气控制系统为例，对车床参数进行了修改和设计，并进行了实验验收。 随着数控车床在我国的不断发展，它已经成为我国制造业最重要的基础设备之一。 数控车床主要包括机械系统和电气系统。 一般来说，对于电气系统来说，其无故障运行期在5-10年之间，之后会进入故障高发期。但一般数控车床的机械部分如果保养得好，一般可以使用20-25年，精度、可靠性、稳定性仍能保持较高水平。 现在很多数控车床都用了十几年了，已经进入“磨损期”。这些老式数控车床往往故障频发，很多功能已经不能满足当今大规模生产的需要。要提高企业设备的技术水平，就必须对数控车床的相关设备进行改造，用少量的投资对旧数控车床的电气系统进行进一步的升级改造，使其焕发新的活力，继续发挥作用。 1.数控车床的电气控制系统1.1数控车床的工作原理及功能分析对于数控车床来说，根据待加工零件的工作图和工艺卡，规定编制数控代码及其程序格式的全过程，在数控系统中进行精确加工程序的输入，并对给定的加工程序和输入信号进行相应的计算、控制和处理。然后将加工结果送入控制系统，从而驱动机床的各个部件，使其按照加工的相关要求有序运行，自动加工出合格的零件。 由于数控车床主要负责回转体的轴、盘类零件的加工，自动完成圆柱面、圆锥面、横截面、圆弧面和螺纹内外工序的切削加工，因此在机械制造领域得到了广泛的应用。改造后的数控车床应该也能满足这些功能。 1.2数控车床电气控制系统的电路分析1)主轴电机的电气控制，主轴电机为交流变频电机，主要由变频器驱动，其正反转和速度主要由数控系统控制。 2)主轴控制，与零件程序相关的输入信号有M03、M04、M05，而机床的操作面板主要有主轴的正反转、点动、停止。其中主轴正转输出信号Q0.0，反转输出信号Q0.1，停止输出信号q0.2。 3)其他相关辅助控制主要包括刀架、冷却泵、润滑泵等电机。 其中，冷却泵电机控制中零件相关程序的输入信号有MO8和MO9；与冷却控制相关的输出信号为Q0.3 对于润滑泵的电机控制，其输入信号主要来自机床控制面板的导向润滑键，其输出信号为润滑控制Q06。 对于刀架电机的控制，其输入信号主要来自刀具位置的检测信号，零件的相关程序T代码有I1.0；t1；I1.1T2；I1.2T3；I1.3T4；刀架正转输出信号Q0.4，反转输出信号Q0.5。 2.数控车床电气控制系统的改造与设计2.1数控车床电气控制系统改造与设计的一般原则。以GS30双轴数控车床为例，研究其电气控制系统的改造与设计。 对于GS30数控车床，经过多年的使用，无论是机械系统还是电气系统都出现了严重的磨损。因此，运行过程中不断上升的故障率和非正常停机频率，对在用设备的安全性和稳定性产生了严重影响，并导致生产质量和效率大幅下降。 在改造GS30数控车床时，应考虑其机械结构的功能，并保持电气控制系统的性能处于良好状态。 在改造过程中，必须考虑技术经济效益，尽可能保持车床现有的机械系统和大部分电气控制系统。本文采用西门子840D数控系统实现数控车床电气控制系统的技术升级改造，既保持了数控车床原有的操作习惯，又提高了设备运行过程的稳定性和可靠性，有效改善了设备生产工艺的现状。无论从技术上还是经济上，都是一个很好的改造方案。 2.2数控车床电气控制系统改造及设计方案1)数控车床改造总体技术方案数控车床主要由机械和电气部分组成。在设计总体方案时，一定要从机械和电气两个方面考虑车床各功能的实现和实施方案。在分析数控车床现状的基础上，对GS30数控车床的电气控制系统进行了相应的技术改造。改造后的总体技术设计见图1。 2)电气系统的改造。本文采用840D数控系统取代原有的控制系统，从而有效地控制了机床的位置。 840D软硬件配置与本机床原有控制功能一致，即1主轴+5坐标轴，双通道；10.4寸液晶，全功能CNC键盘，薄型MCP操作面板；选用具有硬盘功能的PUC，可显示友好的中文人机界面，并具有加工循环、螺杆补偿、图形编程、仿真等相关功能。原系统更换为NCU单元611D驱动+1PH7主轴电机+1FT6伺服电机，保证了各轴的功率和扭矩能够满足相关要求。更换了x轴、Z轴、U轴光栅尺和W轴编码器，满足了数控系统的相关要求。辅助主轴由原来的开环控制转变为半闭环控制，保证了同步主轴功能的实现；3)机械系统的改造替代了X、Z、U、W轴的丝杠螺母副，有效提高了机械精度；制作了新的操作站，并配备了CNC面板、键盘及其控制面板。 2.3改造后的数控车床总体结构图由于数控车床主要包括控制介质、伺服系统、机床本体和数控装置四个部分，改造后的车床系统框图如图2所示。 3.数控车床改造后的验收。数控车床的验收主要是指借助各种高精度仪器，对车床的机械、电气、液压、气体等主要系统和整机进行单项和综合性能、静态和动态精度测试，在此基础上对数控机床进行综合评价。 其中，数控车床的验收主要包括机床定位、几何和切削精度的检测，以及整机的综合性能检验。 GS30双主轴数控车床的验收主要包括以下内容:1)功能验证，通过手动功能和数控功能的验证，前者是手动模式下机床M、S、T功能的验证，后者是用数控程序验证机床各部分的功能；2)车床的几何精度应根据车床的验收项目和公差进行检验。使用的主要仪器有大理石检验方盒、磁性表座、百分表等。3)定位精度和重复定位，用激光干涉仪检测X、Z、U、W轴，间距50mm；；4)验证试件的精度，检验车床的综合性能和精度；5) 24小时机器运行，主要负责测试车床机械动作的稳定可靠性能；6)资料的接收和归档

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