无锡宝法:立车的数控改造

2018-10-19 11:16:10

TFM160N全闭环法国立车是70年代末,我公司从法国引进的大型精密立式车床。因坐标轴行程长(其中X轴行程2.1m),主轴电机功率大(37kW),而一直用于飞机发动机零部件加工。经多年使用,机床的GE1060数控系统(美国通用电器公司的)器件老化和损坏,存在功能性问题;机床电气已经老化,刀库运行及自动换刀等辅助功能故障率高。自1993年起,该机床无法长期、连续、稳定运行,一直进行手动操作,加工精度不能保证,工作效率低。1994年我们与中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心合作,对法国数控立车进行了数控技术改造。

 

针对TFM160N立车的多年使用情况和机床本身的机械、电气、液压特点,确定改造方案如下:

基于原机床X、Z轴机械部分为齿轮齿条传动,感应同步尺为全闭环位置反馈元件,手动运动X、Z平稳、均匀,决定保留原机械、液压部分,位置反馈元件不选用编码器,而沿用感应同步尺作全闭环位置控制。

立车手动操作和数控操作相互独立,可以任选一种,即手动操作可以不依赖于数控系统。

刀库控制原来采用继电器和两块逻辑电路板实现,不够稳定。改成用数控系统SIPROM软件编程实现随机刀具交换功能,提高了成功率。

最后使用蓝天数控系统一套,包括机箱、电源1套、CPU板2块、硅盘1块、存储器板1块、显示控制板1块、四分解板1块、A/D板1块、I/O板2块、前置放大器和耦合放大器两套、显示器1套。

TFM160N立车的改造难点及处理方法如下:

全闭环系统反馈精度调整问题 TFM160N数控立车X、Z两个坐标轴使用了大行程感应同步尺作为全闭环位置反馈元件,而感应同步尺输出信号的处理方式由数控系统决定的,与原处理方式不一样。改造中系统要求感应同步尺定尺激励,动尺反馈,这在国内很少采用,我们没有这方面的经验。初期表现为轴运动不稳定,在排除伺服系统、CNC参数配置、切削负载、齿轮齿条传动间隙等因素后,判断问题出在感应同步尺检测信号处理上。脉冲调宽鉴幅型测量系统有同步回路阻抗小、不对称、易受干扰的特点。比较动尺SIN绕组和COS绕组反馈放大信号,调整前置放大器修正这两对反馈放大信号的最大幅值与相差,解决了问题。

刀库自动换刀的问题 TFM160N立车刀库控制元件包括40个继电器和两块逻辑电路板。从图纸上看,其逻辑时序关系错综复杂,尤其是逻辑电路板如同黑匣子,难以理清其输入输出时序。利用蓝天数控系统的SIPROM实时监控功能,以波形图方式清晰地捕抓到实时刀具编码与定位的多个离散信号的微小时序关系,成功地解决了问题。

解决部件加工的工艺问题 美国某公司飞机部件在立车上需进行十几道工序的加工,连续换刀几十次。由于加工形状特殊,余量小,要求精度高,所以工艺程序的编制难度大。从刀具的选择着手,考虑刀具不同材质、形状、安装,优化了工艺程序的处理。

法国TFM160N立车经数控技术改造后,机床整体技术性能提高了:机床控制精度为0.1μm。激光检测表明,定位精度和重复定位精度在微米级;加工具有了连续性,一次装卡多次换刀切削得以实现,节省了辅助时间,提高了工作效率。该立车在为国外加工飞机部件时,工效提高6倍。原来加工1件需3天时间,现在只需半天,生产效率大大提高。几年来该机床生产的飞机部件已创汇400多万美元。

自1994年改造后,该机床长期连续稳定运行,为正常生产和按期交货提供了可靠保证,改造效果显著。有了蓝天数控系统改造的基础,沈阳计算技术研究所数控中心又为我公司改造了国外数控铣床、数控车床、五坐标加工中心、喷涂机器人等多台进口设备,另外还参与了公司其他开发项目。成功的改造为双方都带来不可估量的效益。


关键词:立车改数控