SIEMENS 840D系统在NAXOS大小头磨床改造中的应用.pdf

s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文

SIEMENS840D系统在NAXOS大小头磨床

改造中的应用

刘昌杰王洋
天润曲轴有限公司

【摘要】本文介绍SIEMENS840D数控系统在NAXOS大小头磨床改造中的应用，
其中主要阐述了机床工作原理、系统的硬件配置、软件编程思路及该磨床改造过程中

的通道同步、磨削过程控制、砂轮恒线速控制等问题的解决方法
【关键词】840D系统、通道同步、MARPOSSP5测量仪、删余程、恒线速、
NAXOS磨床

1、简介

我公司有一台1985年出厂的德国NAXOS曲轴大小头磨床，该机床具有两个砂轮
架：左砂轮架与工件台面垂直，用于精磨曲轴大盘外圆；右砂轮架与工件台面夹70度
角，采用成型砂轮，用于精磨曲轴小头端倒角、端面、圆角、外圆。由于两片砂轮能
够同时进行工作且采用成型砂轮，所以使用该机床能够有效地减少加工工序、提高产

品质量和工作效率。机床电控系统采用MARPOSS仪表加PLC控制，驱动采用直流/
步进驱动，都已老化严重故障率高，维修困难，系统备件价格昂贵并且不易购买，机

床已不能保证产品质量，满足不了生产的需求。为保证生产，我们采用SINUMERIK
840D系统+611D驱动＋1FT6电机＋PLCS7-300成功的对其进了改造，使这台老设
备在生产中重新担起了重任。

2、机床结构及工作原理

本机床是用于加工曲轴大、小头的专用机床。机床由左、右砂轮架单元、头尾架
单元、MARPOSS测量仪、液压系统、切削液循环系统等组成。

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1、左砂轮架
◆本单元用于曲轴大头端的外圆加工
◆砂轮架的进给采用液压滑台的快进与伺服电机控制的X1轴精进相结合的方式，
工件最终尺寸由MARPOSS测量仪保证。
◆砂轮由西门子变频器控制的15KW电机驱动，可以根据砂轮直径的大小对砂轮
转速进行调整，以保证磨削的线速度恒定。
◆砂轮修整装置安装在砂轮架后部，由靠模、靠模头及驱动油缸、进刀部分、靠
模头横向移动驱动等部分组成。修整时，液压缸以一定的压力驱动靠模头贴紧靠模

板，然后由V1轴伺服电机带动靠模头按照预定的方向移动，修整刀片和靠模头安装在
同一基体上，这样靠模头就带动刀片在砂轮上修整出与靠模板形状相应的轮廓。
2、右砂轮架
右砂轮架结构与左砂轮架类似，但右砂轮架与工件台面夹70度角，采用成型砂
轮，用于加工曲轴小头端倒角、端面、圆角、外圆，砂轮由30KW电机驱动。
3、头尾架
◆用于支撑并驱动工件旋转以进行磨削。
◆工件驱动装置安装在头架上，由拨圈、拨块、驱动电机及拨圈进退驱动油缸组
成，工作时，工件放在装载位置，拨块停在安全位置，然后油缸带动拨圈进到工作位

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置，拨块卡到工件的平衡铁上，然后由工件旋转电机带动拨圈上的拨块驱动工件旋

转。
头架顶尖由伺服电机驱动，与工件轴向定位量仪配合可以调整由于工件顶尖孔角

度不稳定等原因造成的轴向位置误差。
◆尾架顶尖用于頂紧工件，其控制电磁铁得电顶尖退回，失电由弹簧推动顶尖向

前頂紧工件。
4、液压站
液压站由砂轮主轴润滑部分、液压部分及冷却等组成，给砂轮主轴提供润滑油和

液压元件提供压力油。
5、切削液循环单元
由回水泵、出水泵、磁性分离器、电磁阀等组成，给机床修整和磨削提供冷却

液。
3、系统硬件构成

系统的硬件配置及连接如图所示。
1、系统采用SINUMERIK840DNCU571.3
2、人机交换界面采用PCU20+OP010
3、驱动采用611D
4、电机配置如下：
工件驱动电机SP轴
1FT6102-8AB71-1AA024.5Nm,1500rpm内置增量值编码器
左右砂轮修整器横向移动电机，V1、V2轴相同
1FT6061-6AC71-1EG03.7Nm,2000rpm内置绝对值编码器
c.工件横向位置调整电机Z1轴
1FT6061-6AC71-1EA03.7Nm,2000rpm内置绝对值编码器
d.左、右砂轮架进给电机，X1、X2轴相同
1FK6063-6AF71-1EG06Nm3000rpm内置绝对值编码器
5、左右砂轮电机变频器
左砂轮：6SE70变频器(电机15KW)
右砂轮：6SE70变频器(电机30KW)

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4、控制软件的设计及难点问题的解决方法
软件设计的目的就是通过编写相应的程序对系统采集到的各种信息进行处理，以

达成我们所预期的对机床的控制，使机床可靠、高效的完成工作。840D数控系统的程
序包括PLC程序和NC程序两部分，其中PLC程序设计采用模块化编程，将机床启