加工中心电气系统的改造设计

0 引言
本文所研究的对象是某职业学校实训车间的一台 HASSVF－3D 立式加工中心。这台加工中心已经使用多年，在经历了多次的大型维修之后，还是经常出现故障，对教学造成了严重的影响，为此本文针对这一情况对加工中心进行改造。
　　本文考虑到该加工中心机床部分基本完好而数控系统等已经无法继续使用，打算改造为一种实训型加工中心。首先将原有的数控系统进行更换，同时在原有的系统中变频器和伺服驱动器与原有的数控系统是通过一个保密的协议进行通信的，新的系统无法与原有的变频器与伺服驱动器进行通信，所以也要更换掉。如果伺服驱动器更换了，那么伺服电机也要进行更换。对于主轴电机来说，由于其功率相对来说是比较大的，同时现阶段的运行过程中也没有出现太多的异常，所以可以继续使用。另外机械部分的一些改造工作仅仅只为了配合系统电气部分的改造工作，不用进行太多的改变。
1 数控系统的选型
　　由于本文设计的是实训型加工中心，因此在整个加工中心的改造工作里面最为核心的就是数控系统的改造工作了，必须要选择一个合适的数控系统才能够使工作顺利完成，同时数控系统的其他部分比如变频器及伺服驱动也就确定了。本次加工中心改造的目的是为了使加工中心更能满足教学的需要，所以设计的过程中没有必要过多的追求加工性能，本文选择了当前主流的西门子数控系统 SINUMERIK 808D，在伺服驱动方面选择的是 SINAMICS V60 伺服系统，在主轴方面选择的是模拟主轴，在变频器方面选择的是 MICROMASTER420。
2 电气系统的设计与选型
2．1 加工中心伺服系统设计
　　对于整个数控机床来说，比较重要的一个部分就是伺服系统了，因此一定要选择一个合理适用的。为了使选择的电机能够符合改造的要求，其给定负载首先要符合要求，其次再校核负载惯量。
　　在数控机床里面，如果一个零件要进行切削加工的时候，伺服电机所输出的力矩要克服一定的力矩: 恒定的负载力矩以及切削力矩; 机床工作台加、减速需要的力矩，选择的伺服电机能够满足需求，需要看这个电机是否满足这个条件: 负载的惯量不能大于电动机本身惯量的 3 倍。

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3 系统试运行
　　为了验证本文设计实训性加工中心的性能，在使用之前一定要试运行。试运行的时候为无负载运行，根据相关标准的要求，在空运行的时候程序要一直运行长达 32 h，并且倍率开关要一直保持在 100%。机床进行运行的时候不能够出现任何问题，否则重新开始，在空运行的时候可以非故障停机，每次时间不可以大于半小时，否则必须要重新开始。
在进行试运行之前，要检查机床是否能够满足下列条件:
　　1) 在立体三轴上面均要配置一个导轨伸缩防护罩作为保护措施。
　　2) 系统的刀库里面要挂满刀。
　　3) 整个系统的安装以及调试工作都要完成并且不出现任何问题。
　　4) 整个系统在准备运转之前，一定要完成清洁工作并将所有的电柜门关上。
　　所有条件满足之后，数控机床开始进行试运行工作，在整个过程中没有发现任何机床故障，试运行通过。

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