卧式加工中心的改造方案

一．概述

由于电气系统老化，控制系统陈旧落后，缺乏相关系统资料，电气系统故障频繁，维修困难，现已不能满足生产加工需要。

二． 技术方案

鉴于上述情况，我们建议对该加工中心电气系统进行全面改造，拆除原加工中心所有电气控制部分，按照加工中心设计的功能，采用新的控制系统，重新设计电气控制部分，实现原加工中心的所有功能，提高控制的稳定性及安全性，降低加工中心故障率，方便操作，使改造后整机在电气上达到原加工中心的各项性能指标。具体方案及主要电气元件的选择如下：

㈠ 主要改造内容：

● 采用华中数控HNC-22MD铣削数控系统，数字量控制接口，具有10.4英寸彩色LCD显示器，显示分辨率为680×480；

● 扩充系统电子盘容量至1GB，以满足大容量模具零件程序的存储和加工；

● 配置标准加工中心工程面板，不占用PLC的输入输出接口；

● 内置40路光电隔离输入接口和32路功率放大光电隔离开关量输出接口，扩展20路输入/16路输出接口；

● 主轴装置采用西门子6RA70 SIMOREG DC MASTER,具有定位功能，以实现自动换刀时的主轴定位功能；

● 拆除原加工中心各轴伺服电机，进给系统更换为安川交流伺服驱动系统，伺服电机扭距和额定转速分别大于或等于原加工中心各轴伺服电机扭距及额定转速；

● 增加电子手轮，带急停、轴选择及倍率选择开关，方便对刀；

● 制作新的电气控制柜及悬挂按钮站；

● 更换原加工中心上已损坏的行程及限位开关；

● 更换原加工中心床身导线，导线裸露部分穿金属软管防护；

● 重新设计更换原加工中心电气控制系统，保证加工中心运行稳定，刀库换刀可靠；

● 低压电器均采用西门子、施耐德或国内知名品牌产品；

● 重新设计各坐标轴伺服电机的机械联接，并加工制造相应联接件；

● 保留加工中心原冷却、液压、气动等辅助控制部分。

㈡ 电气原理设计遵循以下规则：

★ 加工中心各电磁阀均采用单独的熔断器（带熔断指示灯）进行保护；

★ 加工中心各电磁阀、三相异步电机，电柜内各中间继电器、接触器等噪声元件均合理加装浪涌吸收元件，保护PLC I/O点及接触器、继电器触点，使控制系统稳定可靠的工作；

★ PLC输出至电磁阀、接触器等瞬时吸合电流大的负载时，均采用施奈德带灯中间继电器进行转接，保护PLC输出点不至过流损害；

★ 加工中心各交流三相异步电机均用西门子自动空气开关单独保护；

★ 电柜内布线及元器件布置符合相关国家标准，遵守电磁兼容性（EMC）原则；

★ 电柜内线号齐全、整齐，所有线号均采用打印耐油线号；

★ 电柜控制电源均从隔离变压器输出端取出，隔离层可靠接地；

★ 电柜内安装接地铜排，并可靠接地，使控制系统符合相关接地标准；

★ 电柜按原走线方式出线与联接，并适当改进；

★ 线缆采用国内正规厂家或进口产品，重要信号线均采用屏蔽双绞线，防止被干扰；

★ 考虑到维修方便，电柜内安装维修照明灯，提供维修电源（AC 220V）；

★ 预留AC 24V、AC 36V工作照明电源；

★ 电柜整体安全性能符合相关国家标准；

★ 提供详细的改造资料技术文档2份、华中数控HNC-22MD系统资料1套、制作改造资料、参数及PLC源程序备份电子文档1份，方便日后的维护工作。

三、 所选改造方案的主要特点及系统功能

1．技术成熟：

应用华中数控系统已经成功地改造了常柴股份有限公司、东方电机股份有限公司、南昌飞机制造公司的多台美国、俄罗斯进口的加工中心，该系统是目前国内最成熟的数控系统之一。

2．高可靠性：

● 基于PC的数控系统，先进的开放式体系结构，内置原装进口嵌入式工业PC机，采用120MHz以上的Intel系列CPU。

● 全密封防静电面板结构，具有超强抗干扰能力，电磁兼容性指标比国家标准高出一倍以上，达到欧洲四级标准。

● 结构牢靠，造型美观，体积小巧，外形尺寸小。

3．高性能：

● 可配置4个进给轴，支持4轴联动。

● 具有1个主轴控制接口，可选配多种机械调速主轴、变频调速主轴和交流伺服主轴单元，支持车、铣、加工中心和车铣复合加工中心功能。

● 刀具长度、半径补偿、刀具寿命管理功能。

● 采用国际ISO通用的G代码编程，具有直线、圆弧、螺旋线插补功能。

● 强大的系统自诊断及报警功能：计算机软件诊断、CNC初始状态及通讯诊断、伺服系统诊断、PLC诊断、用户自定义报警信息。

● 支持刚性攻丝，直接控制进给和主轴转速实现同步。

● 先进的小线段连续加工功能（G64），适合CAD/CAM软件生成的复杂模具加工程序。

● 加工断点保存/恢复、任意行程序运行功能。

● 反向间隙补偿、丝杠螺距误差补偿（单向/双向），螺距补偿数据最多可达5000点。

● 内置DNC接口和以太网接口，实现加工中心联网、车间群控。支持远程诊断与远程加工中心共享，支持工厂工业加工网络与工厂办公网络进行快速简捷连接、数据传输和资源共享。

● 支持G代码压缩，用一张1.44MB软盘，可输入6～12MB的G代码加工程序。

● 直接采用最先进的数据存储卡（FLASH），存储量最小是8MB，保存数据时间大于20年，可重复多次使用，既可靠、又方便。完全避免了传统数控系统因为用户加工程序空间有限而采取DNC加工方式，利用PC的RS232接口，分段传送、分段加工G代码程序，既不可靠速度又慢的缺点。

● 跟踪误差允差设定与报警：数控系统实时监控加工中心实际坐标，对加工中心的非正常运动状态和加工的非正常状态进行报警，防止废品发生。

4．易使用：

● 可直接使用MasterCAM、UG、PRO/E等CAD/CAM软件生成的数控加工代码。

● G、M、S、T代码和PLC指令丰富，固定循环功能强大，能覆盖国内外主要系统的绝大部分功能。

● 宏程序：支持逻辑运算符（AND、OR、NOT）、函数（SIN, COS, TAN, ATAN,ATAN2,ABS, INT, SQRT, EXP）、条件判别语句（IF, ELSE, ENDIF）和循环语句（WHILE, ENDW），可实现复杂的运算

● 子程序调用支持8重子程序调用

● 采用全中文菜单式操作界面，操作简便直观。

● 具有丰富实用的图形显示功能：刀具中心轨迹、三维立体程序核对及同步加工图形及XY、YZ、ZX平面图形联合显示。

● 后台编辑功能：系统在按某程序进行加工的过程中，可以同时对其他任何程序进行编辑。

5．系统的维护和更新换代方便容易：

由于工控机与通用PC微机完全兼容，PC微机的外部设备如显示卡、电子盘、软硬驱动器、网络接口卡、RS232通讯接口、标准键盘、视频功能卡均能直接在华中数控系统上使用，这使得系统的维护和更新换代方便容易。随着微机的发展和升级，华中数控系统也同时得到升级换代。并且用户可非常方便地购置到系统维护所需要的一切配件。

6．开放性好：

由于华中数控单元采用基于DOS得软件平台，其软件资源丰富，使得华中数控系统的开发环境非常方便友好，且用户可方便地进行二次开发。这使得华中数控系统可方便地与CAD／CAM系统、数字化仿型测量系统、智能化故障诊断与误差补偿系统、网络通讯功能集成化、一体化。

7．便于学习：

华中数控系统在操作界面上是仿FANUC的数控系统，其操作习惯和编程语言与FANUC相似。在FANUC上运行的G代码数控程序，基本不需修改。

8．总费用低：

采用该技术路线改造的费用低，当设备超出保修期，其维修、购买配件、得到技术服务的费用同采用国外数控的系统相比低得多。

9． HNC-22MD 铣床数控系统主要功能

● 最大控制轴数：4轴（X、Y、Z、4TH）

● 最大联动轴数：4轴（X、Y、Z、4TH）

● 主轴数：1轴

● 最大编程尺寸：99999.999mm

● 最小分辨率：0.01μm～10μm（可设置）

● 直线、圆弧、螺旋线插补

● 小线段连续高速插补

● 用户宏程序，固定铣削循环，坐标旋转、缩放、镜像

● 自动加减速控制（S曲线）

● 加速度平滑控制

● MDI功能

● M、S、T功能

● 故障诊断与报警

● 全屏幕程序在线编辑

● 空运行及程序校验功能

● 参考点返回

● 工件坐标系G54～G59

● 加工轨迹彩色图形仿真，加工过程实时三维图形显示

● 加工断点保护/恢复

● 双向螺距误差补偿（可达5000点）

● 反向间隙补偿

● 刀具长度及半径补偿

● 刀具寿命管理

● 超前预处理功能（look-ahead）：G64超前预读程序，将小线段按连续轨迹高速进给，根据拐角大小，自适应控制进给速度，保证拐点处的误差小于跟踪误差允许

● 主轴转速及进给速度倍率控制

● CNC通讯：RS232接口

● 网络：支持NT、Novell、Internet网络

● 支持DIN/ISO标准G代，零件程序容量：标准配置6000K，支持硬盘或网络，不需DNC，最大可直接执行2GB的程序

● 内部二级电子齿轮

● 系统参数备份与恢复

四、 主要配置及报价

1.基本配置

序号	类别	描述	数量	价格（万元）
1	CNC单元伺服驱动及电机	世纪星铣削数控装置HNC-22MD（数字口）包括： 1. 工业控制机： l 10.4英寸液晶彩色显示器； l 配置586 CPU； l 32MB RAM； l 1GB电子盘； l 三组薄膜键盘； 2.华中世纪星铣床数控系统软件(三轴联动，并可扩展4轴联动软件。)； 3．主轴控制模块(±10VDA输出)； 4．内置PLC输入控制模块(40通道、光电隔离)； 5．内置PLC输出控制模块(32通道、光电隔离)； 6．标准工程面板：控制按扭、急停按扭、进给修调开关、状态指示灯等；	1套	2.5
2	第4轴功能	扩展第4轴功能	1	0.4
3	输入/输出扩展板	20入/16出(HNT-0021-2005)	1	0.4
4	伺服驱动系统	SGMGH-30ACB61+SGDM-30ADA	1套	12.5
4	伺服驱动系统	SGMGH-55ACB61+SGDM-60ADA	3套	12.5
5	机械部分	4轴伺服电机联接件设计加工及现场装配	4	1.8
6	主轴驱动系统	西门子6RA7022 SIMOREG DC MASTER,带定位功能	1	4.0
7	手持单元(日本)	集手脉、轴选择、倍率、急停选择一体	1	0.3
8	伺服变压器	20KW三相隔离	1	0.5
9	主轴电抗器	65A平波电抗器	1	0.1
10	控制柜内元件	控制变压器，开关电源、阀用电源	1套	2.0
		空开、断路器、保险、电源插座
		接触器、继电器、按钮、指示灯
		抗干扰器件，电柜照明灯、接线端子、线槽、卡规、导线等辅料


11	电柜	2电气控制柜及悬挂按钮站	1套	0.8
12	加工中心床身导线	原加工中心床身导线（更换），导线防护金属软管		1.0
13	软驱单元	软驱单元（含以太网，RS232、键盘等转接口）（可选）	1	0.1
14	以太网	以太网功能（可选）	1	0.4
15	项目设计费	项目设计，电柜出厂及现场加工中心动作调试等	1	3.0
16	差旅费、施工费	含不可预见费用	1	2.5
17	包装及运费		1	0.2
18	资料、文档	其中华中数控系统资料1套	2套	0.0
19	质保及服务	设备改造部分提供1年质保及服务		0.0
20	管理及税费			3.0
21	合计			35.5

改造费用总计为人民币：

五、设备改造周期：

1、合同生效后2个月内交付使用；

2、现场安装调试周期10～18天；

六、服务响应： 24小时；

七、其他未尽事宜敬请协商。

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