一般一臺數控機床的控制系統在使用到15年左右就進(jìn)入產(chǎn)品老化期，故障開(kāi)始顯著(zhù)增加，這時(shí)需對舊機床進(jìn)行改造，用新數控系統替換老數控系統。改造老機床與購買(mǎi)新機床相比，投資較低，而且又能增強系統功能，提高機床設備的技術(shù)水平與性能，提高原機床設備的生產(chǎn)效率，給用戶(hù)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益。這些已成為人們的共識，因此近幾年來(lái)國內從事機床改造工作的企業(yè)越來(lái)越多。
西門(mén)子工廠(chǎng)自動(dòng)化工程有限公司是德國西門(mén)子股份有限公司在中國自動(dòng)化領(lǐng)域投資的第一家合資公司，獨家負責西門(mén)子公司在中國的機床改造業(yè)務(wù)。采用西門(mén)子數控系統與驅動(dòng)系統對老設備進(jìn)行改造是公司的主要業(yè)務(wù)之一。公司成立 7年來(lái)，已對國內100多家企業(yè)的200多臺數控機床進(jìn)行了成功的改造，改造過(guò)的機床有數控車(chē)床、銑床、磨床、沖床、加工中心到深孔鉆床、落地鏜床、龍門(mén)銑床和自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，為用戶(hù)取得了良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益，深受廣大用戶(hù)的歡迎。
一、數控機床改造的步驟
1、對一臺機床的成功改造一般分為3個(gè)階段。
調研及系統選型
改造前必須對機床的結構、性能、運行狀態(tài)、現有加工精度、特殊功能以及用戶(hù)對系統改造后要求達到的性能進(jìn)行詳細了解。數控系統主要由控制、驅動(dòng)和測量系統3部分組成。究竟是整體改造還是局部改造取決于上述3大系統的狀況以及用戶(hù)的經(jīng)費。
系統的選型與配置需綜合考慮機床狀況、用戶(hù)對功能的要求、改造經(jīng)費及各種數控系統的特點(diǎn)。系統配置時(shí)，需對電纜長(cháng)度、電機扭矩及額定轉速、主軸功率、系統安裝空間等細節予以充分考慮。
2、準備階段
準備階段的工作包括改造部分電路設計、控制程序編制及技術(shù)培訓。電路設計主要是設計新系統硬件與非改造部分的接口，然后根據加工時(shí)機床動(dòng)作的控制邏輯，對 PLC進(jìn)行編程，確保機床動(dòng)作正確并實(shí)現最佳控制，在可能的條件下進(jìn)行實(shí)驗室模擬。為了保證用戶(hù)能正確使用、編程與簡(jiǎn)單的維修，需要對用戶(hù)進(jìn)行操作、編程、維修等培訓。
3、安裝、調試、驗收
現場(chǎng)安裝指安裝新系統，部分或全部更換強電回路，重新設計機床操作面板，制作新法蘭盤(pán)與聯(lián)軸節，輸入輸出線(xiàn)改接等。
完成上述工作后，即可通電調試機床，優(yōu)化機床參數，調試各軸動(dòng)作及輔助動(dòng)作等。調試結束后，應進(jìn)行試加工，考機并最終驗收。
二、 西門(mén)子數控系統簡(jiǎn)介
我們推薦西門(mén)子數控系統SINUMERIK
840C，840D，810D，802S，FM/NC，WF以及驅動(dòng)系統SIMODRIVE
611A，611D，6RA24用于老系統的改造，它們能滿(mǎn)足各種要求。
1、SINUMERIK 840C+SIMODRIVE
611A/D。 840C是西門(mén)子公司的超級全功能數控系統，最多控制30個(gè)軸(其中最多6個(gè)主軸)，具有5軸聯(lián)動(dòng)，藍圖編程，三維圖形模擬，6個(gè)CNC通道，多CPU，網(wǎng)絡(luò )接口等功能，PLC為功能強大的PLC135WB2�？煽刂颇M驅動(dòng)、數字驅動(dòng)或兩者混合控制，特別適合于高級復雜數控系統的改造。
2、SINUMERIK 840D+SIMODRIVE
611D。 840D是先進(jìn)的全功能數字式數控系統，整個(gè)CNC(包括集成式PLC)縮小為單個(gè)模塊并集成于驅動(dòng)系統中，中英文操作顯示，最多控制31個(gè)軸(最多31 個(gè)主軸)，PLC為S7-300，強大的插補功能使它能輕易完成多軸非線(xiàn)性插補，適合于臥式加工中心、龍門(mén)鏜銑床、磨床、數字化機床及其他專(zhuān)用機床改造的要求。
3、SINUMERIK 810D+SIMODRIVE
611D。810D是全新數字化構造的控制器，包括NC，PLC和5軸(1個(gè)主軸)數字閉環(huán)系統控制(3個(gè)已內裝的功率部件)。適合于小型車(chē)床、銑床、磨床或加工中心的全面改造，性能可靠。
4、SINUMERIK FM-NC+SIMODRIVE 611A。與SIMATIC
S7-300一起使用，體積最小，最多控制5軸(1個(gè)主軸)，可配用步進(jìn)電機，中英文操作顯示。特別適合于只改造數控系統而保留模擬驅動(dòng)的場(chǎng)合，廣泛用于數控車(chē)床、銑床、磨床及立式加工中心的改造。
5、SINUMERIK
802S，是步進(jìn)電動(dòng)機控制系統，專(zhuān)門(mén)為經(jīng)濟型的數控車(chē)床、銑床、磨床及特殊用途的其他機床而設計的。
6、SIMATIC
S7-300，M7-300。在一些PLC邏輯控制的機床改造中，S7-300及模塊化工業(yè)計算機M7-300以配置靈活、使用方便、價(jià)格低廉的特點(diǎn)得到了廣泛應用。
3 數控系統改造的類(lèi)型
按照原機床所使用的系統的情況，數控系統的改造可分為以下幾種類(lèi)型。
1、原機床為普通機床
普通機床價(jià)格便宜，操作方便，但其所能進(jìn)行的加工工序簡(jiǎn)單，效率低，對操作者的熟練程度要求較高。將普通機床改造成數控機床，不但可提高加工效率，增加加工復雜型面等功能，還可實(shí)現多臺機床與上位機的聯(lián)網(wǎng)，利用CAD等技術(shù)增強機床的加工能力。
將普通機床改造為數控機床，要同時(shí)進(jìn)行機械改裝和增加數控系統的工作，其中機械改裝的工作量相對要大一些。
機械改裝包括：
a 拆除原機床的部分齒輪傳動(dòng)鏈；
b 將普通絲杠換為滾珠絲杠；
c 制作法蘭盤(pán)，安裝新電機。
這種類(lèi)型的改造由于原機床價(jià)格本身就已很便宜，改造所選用的數控系統一般為步進(jìn)電機或低檔次的交流伺服系統。如西門(mén)子的802S就是一種很適合于這種改造類(lèi)型的步進(jìn)電機控制系統。802S系統的特點(diǎn)是：
a 中英文菜單顯示，安裝調試簡(jiǎn)便、快捷，操作編程簡(jiǎn)單；
b 目前使用的步進(jìn)電機扭矩最大可到25N·m，適用于絕大多數普通機床；
c 有車(chē)床型、銑床型等多種類(lèi)型。
這種類(lèi)型的改造周期短，現場(chǎng)調試時(shí)間1至2天即可，價(jià)格便宜，難度小，適合于對大批量機床的改造。
2、原機床使用的是西門(mén)子公司的老數控系統
西門(mén)子公司作為世界上最早開(kāi)發(fā)研制數控系統的公司之一，在七八十年代陸續推出了SYSTEM5，SYSTEM6，SYSTEM7， SIN3，SIN8，SIN850，SIN880等多種數控系統，在世界范圍內得到了廣泛應用。隨著(zhù)時(shí)間的推移，這些系統逐漸進(jìn)入了老化階段，故障率逐年上升，所需備件越來(lái)越難于及時(shí)供應且價(jià)格較高。
對使用以上西門(mén)子系統的機床，若能用西門(mén)子新數控系統如SINUMERIK
FM-NC，840C，840D等來(lái)進(jìn)行改造，不但可以大大降低故障率，免去備件供應的后顧之憂(yōu)，而且由于新系統具有的一些新功能，如中文界面，網(wǎng)絡(luò )接口，遠程診斷等，可以使老機床經(jīng)改造之后上一個(gè)檔次。
這種類(lèi)型的改造我公司已完成了數十臺，都取得了圓滿(mǎn)成功，如在哈爾濱某工廠(chǎng)用SINUMERIK
820替換SYSTEM7 系統的車(chē)床改造，在上海某公司用SINUMERIK
840C替代SIN8系統的深孔鉆改造，在南京某汽車(chē)公司完成的WF723+OP27替代WF726+WF785的專(zhuān)用鏜床改造等等。
這種類(lèi)型改造的特點(diǎn)是：
a
由于西門(mén)子產(chǎn)品結構、性能、使用的延續性，改造時(shí)除了將新、舊系統的接口進(jìn)行轉換外，原機床的PLC程序設計思想將被完全保留，原機床廠(chǎng)家的控制邏輯不會(huì )被改變，這一點(diǎn)對大型、復雜機床的改造特別重要。如我們在某廠(chǎng)完成的一臺SINUMERIK
840C改造SIN8系統的項目，原機床有9根伺服軸，極其復雜的冷卻控制，自動(dòng)測量，五軸聯(lián)動(dòng)，附件頭更換，手動(dòng)、自動(dòng)兩套控制邏輯切換等，如果我們重新編制PLC程序，若沒(méi)有原廠(chǎng)家工程師的幫助是難以完成的。
b 可以采用只改控制部分或控制部分、驅動(dòng)系統全部改造兩種方式，靈活性較大。
c
可以充分利用原有的器件，如電纜、插頭等，從而減少這部分改動(dòng)所需的時(shí)間。這種類(lèi)型的改造一般周期不會(huì )太長(cháng)，把握性大。
三、原機床使用的是非西門(mén)子數控系統
在國內早期購進(jìn)的數控機床中數控系統種類(lèi)比較多，有些數控系統由于生產(chǎn)廠(chǎng)家實(shí)力有限，產(chǎn)品不成熟，問(wèn)題較多；有些數控系統的生產(chǎn)廠(chǎng)家已經(jīng)不存在了，無(wú)備件供應；有些廠(chǎng)家的新數控系統控制部分和驅動(dòng)部分是一體的，不能滿(mǎn)足有些用戶(hù)只想改造其中某一部分的愿望。
西門(mén)子的新數控系統功能強大，檔次齊全，可以解決以上所有問(wèn)題。
這種類(lèi)型的改造特點(diǎn)是：
a
改造對象一般為數控車(chē)床、加工中心等通用、不特別復雜的機床。我們曾改造過(guò)一臺美國產(chǎn)MCN20加工中心，該機床有X、Y、Z、B、主軸等5根軸，48把刀鏈式刀庫，雙工作臺，數控系統及驅動(dòng)系統均為機床廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，1981年產(chǎn)，1995年作為二手設備引進(jìn)，因無(wú)備件已停機一年。改造采用西門(mén)子 SINUMERIK
840C，原驅動(dòng)系統保留，安裝、調試及驗收共4周時(shí)間，投入使用后效果良好。
b 由于重新設計機床的整個(gè)控制邏輯，改造所需時(shí)間稍長(cháng)。
4 原機床使用的是專(zhuān)用控制系統,
專(zhuān)用控制系統由于控制對象單一，需要專(zhuān)門(mén)設計，一般價(jià)格比較昂貴。用西門(mén)子通用數控系統進(jìn)行改造可降低成本，提高可靠性。不過(guò)專(zhuān)用控制系統的控制對象一般是沖床、磨床等，這類(lèi)機床本身就屬于復雜機床類(lèi)，加上專(zhuān)用控制系統，改造難度大。
我公司近年來(lái)完成了多臺這種改造項目，如珠海某廠(chǎng)的專(zhuān)用沖床改造、南京某汽車(chē)廠(chǎng)的開(kāi)卷線(xiàn)改造等。
這種類(lèi)型的改造特點(diǎn)是：
a 改造后的機床可以達到原機床的性能，但很難超過(guò)。
b
有一定的風(fēng)險。專(zhuān)用系統可對某些信號進(jìn)行特殊處理，實(shí)現某些特殊功能。如果改造前對原系統認識不足，性能了解不全面，很可能導致整個(gè)改造項目的失敗。
c
用通用系統替代專(zhuān)用系統，費用可大大降低，如我公司在南京做的開(kāi)卷項目用WF通用模塊，改造費用不足專(zhuān)用系統的1/2。
總體來(lái)講，西門(mén)子數控系統由于它本身所具有的優(yōu)勢，在國內的機床改造市場(chǎng)中占有了領(lǐng)先地位，得到了廣泛應用，正受到越來(lái)越多用戶(hù)的歡迎。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
