摘 要：介绍成功改造进口数控立式车床的方案和内容，为类似数控立式车床的改造提供了成功经验。
关键词：数控立式车床；控制系统；改造
中图分类号：TG659 文献标识码：B
型号为RMQ1600的数控立式车床是1987年从原西德引进的设备，承担电力机车轮毂的机械加工任务。该立车的原控制系统为西门子8系统，服役18年来从未出现过大的故障，机械精度较稳定、但是，2003年以来，该立车的技术状况每况愈下，严重影响生产。2005年，对该数控立车的控制系统进行了升级改造，对机械部分进行了全面检修改造后使用效果良好，达到了预期效果。
一、改造要求及基本方案
根据改造要求决定将原系统改造为西门子840D系统。将主轴、伺服轴的直流传动改变成交流传动，更换X、Z轴进给电机和配套的驱动系统，更换主轴电动机，使系统提升到上世纪90年代后期国际水平。改造前对机械部分进行了全面检查，并使各项机械精度恢复到最佳状态。
二、改造方案
1．数控系统
(1)西门子840D CNC系统。系统主机为PCU50 1.2GHZ/256M，集成MC12 -BOARD；配OP010 10.4″TFT彩色液晶显示器和操作面板；配19″MCP机床控制面板，带主轴和进给倍率开关；配ADI4可连接四轴模拟控制输出和四路编码器输入；配MCI插件板，可连接一个手轮。
(2)刀架驱动器。刀架滑板、滑枕控制采用两台西门子611D交流伺服驱动器配西门子1FT6交流伺服电机，其中X轴为50Nm，Z轴为50Nm带抱闸，全部配15m西门子电机动力电缆、反馈电缆；配西门子电子手轮，安装在控制悬挂按钮站上，方便操作人员进行对刀操作。
(3)7-300PLC可编程序控制器：840D内置CPU315-2DP，S7-300PLC，选择三块32点INPUT板，五块16点OUT板，I/O板配连接电缆和端子连接器，输出控制继电器全部采用OM-RON利用PLC代替电路中大量的继电器和接触器的控制电路，实现机床的所有逻辑顺序控制任务，包括：主轴换挡、油泵、润滑、四工位刀架交换、夹紧放松、控制电源、保护等控制。
(4)数控系统及进给驱动部分加装隔离电源，驱动器电源进线加装交流电抗器，数控系统电源进线加装滤波器。保证所有装置接地良好。
(5)西门子840D具备反向间隙补偿、丝杠螺距误差补偿，可对一机床的两个轴向移动分别进行补偿，消除传动间隙同时调整系统和驱动器参数，使机床具有较高的回零精度。
(6)设置全方位报警文本功能，使系统能自动检测由于误操作和编程错误引发的各种故障系统除进行相应的保护动作外，同时显示报警号和报警文本。
2．主轴及其他电气控制部分
(1)主轴传动系统采用西门子611D数字化交流调速系统进行改造西门子大型交流控制电源模块，功率132kW，配西门子125kW交流电机主轴调速系统，装置电源加进线电抗器。主轴调速给定由数控系统程序S指令设定。主轴启动、停止、点动、变速、换挡等操作都集成在系统操作面板上。
(2)其他控制部分的改造。保留原机床其他的控制功能，控制动作由PLC完成，对PLC程序S5-S7转换，保持原机床控制过程。
(3)电气控制柜采用原控制柜，主要相关两类控制元件全部选用施耐德、西门子元器件。电柜出线按原机床电气柜部件顺序排列，电柜至机床连线全部采用工业插头连接。
(4)电气控制柜加装两台工业用电柜空调器。
(5)更换悬挂操作台面板及面板元件。面板采用3mm铝材，表面钝化处理，保留原面板颜色和布置，原机床操作方式不变。
3．机械、液压部分
(1)更换X、Z轴驱动电机，制作电机过渡联结板，更换电机传动齿轮，检修传动系统机构。
(2)更换主轴电机的定位及联结器，更换主轴电机。
(3)更换伺服电机和防护罩。
4．改造后控制系统的主要功能
(1)直线、圆弧、螺旋线插补；
(2)手动、单段、步进、自动等多种运行方式；
(3)标准的G功能、M功能、T功能；
(4)绝对／增量，公／英制编程；
(5)刀具半径补偿，长度补偿；
(6)进给率f编程并在加工过程中连续可调；
(7)可设定零点偏置；
(8)倒圆、倒角功能；
(9)车削循环、图形显示；
(10) R参数编程，子程序功能；
(11)与PC机通过RS232口的通信功能、DNC功能。
三、改造效果
用雷尼绍激光干涉仪对数控立车的精度进行了检测。在X轴检测了42个点，间距为35mm，最大误差为0.026mm。在Z轴（竖向）检测了30个点，间距为30mm，最大误差为0.025mm。
改造后数控系统的各项功能齐全。设备运行已超过1年，设备运行稳定，可满足机车及地铁车辆轮毂加工的工艺要求。
