НовостиПрограммное управление станком – техника, которой принадлежит будущее

Программное управление станком – техника, которой принадлежит будущее

Современное машиностроительное предприятие тяжело представить без станков с числовым программным управлением, или ЧПУ. Станки с ЧПУ представляют собой современное высокотехнологичное оборудование, обработка заготовки на котором производится под контролем заложенной программы.

Сегодня производители станков с ЧПУ говорят о высочайшей точности и надежности оборудования. Это означает, что однажды отлаженная управляющая программа, может быть использована на станке с ЧПУ для производства двух, десяти или тысячи абсолютно идентичных деталей, причем при полном соблюдении требований к точности и взаимозаменяемости. Действительно, на данное время о преимуществах таких систем сказано более, чем достаточно, однако некоторые «но» все же присутствуют в разговоре на данную тему.

Основным недостатком применения станков с ЧПУ на рабочем месте являются первоначальные инвестиции. Станки с ЧПУ являются очень дорогими по сравнению с машинами с ручным управлением. Вот и получается, что на производстве хоть и знают обо всех выгодах современных станков, но попросту не могут себе их позволить, эксплуатируя изношенное советское наследие.

Впрочем, выход из создавшегося положения существует.Не обязательно покупать полностью новый станок, ведь его корпус, механическая, гидравлическая системы во многом сходны с обычными станками. Достаточно установить новые приводные двигатели и систему управления, способную работать по заданной программе. Другими  словами, провести глубокую модернизацию станка.

Такая практика получила распространение на отечественных заводах, так как позволяет при меньших капитальных затратах получить все выгоды ЧПУ.

Однако реализация подобного проекта осложняется необходимостью стыковки оставшегося оборудования и систем, а также, как правило, ограниченными габаритами существующих оболочек низковольтных комплектных устройств в которых эти системы установлены и куда, кроме этого, еще необходимо установить новую аппаратуру. Это требует высокой квалификации и опыта проектных и пусконаладочных работ от инженерного персонала.

По описанному пути модернизации уже эксплуатирующегося парка станков пошли на ОАО «Турбоатом» — ведущем предприятии машиностроительной отрасли Украины.

Согласно заключенного с ЧАО «ЭЛАКС» договора, работа коснулась роторнофрезерного станка КУ324М – агрегата, с помощью которого происходит проточка пазов под крепление хвостовиков лопаток роторов паровых турбин; в нем предусмотрен рез одновременно двумя фрезами с обоих сторон заготовки. По каждой стороне имеется три оси подачи режущего инструмента, плюс ось вращения шпинделя. Поворот заготовки на угол единичного деления осуществляется отдельной  осью – приводом делительной бабки. Таким образом, станок имеет девять осей. Следует заметить, что в технологической цепочке производства роторов паровых турбин этот станок находится последним, поэтому безотказность и точность его работы очень важны.

На станок были установлены новые синхронные серводвигатели, система ЧПУSINUMERIK840Dsl, станции ввода-вывода сигналов ЕТ200, пульты станочного оператора, а также датчики перемещения осей (все оборудование фирмыSiemens).Система смазки, гидравлики, охлаждения масла, уборки стружки, управление быстрым и медленным движением делительной бабки, даже большинство кабельных связей остались старыми.

ВыборSINUMERIK840Dslобусловлен выгодами как программной составляющей, основанной на широко известной платформеStep7, так и аппаратной, в качестве которой служат привода SINAMICS S120. Технические особенности и преимущества этих приводов во многом определили успех реализации проекта. Ограниченные размеры шкафов предопределили использование преобразователей с общим промежуточным контуром постоянного тока. SINAMICS S120 имеет в большом диапазоне мощностей силовые модули питания (выпрямители) и модули двигателей (инверторы), которые выполнены в едином конструктивном исполнении и позволяют создавать компактные многоосевые конфигурации привода так называемого книжного формата. При этом один выпрямитель служит источником питания для нескольких инверторов, что позволяет, кроме прочего, существенно экономить пространство, занимаемое приводом.

Следует сказать, что множество компонентов системы ЧПУ предполагает и множество кабельных связей между ними, что очень не любят в эксплуатации, ведь их нужно обслуживать, обжимать, обдувать, и т.д. Но в SINAMICS S120 об этом позаботились и создали специальный формат промышленной сети, поэтому все компоненты, включая двигатели и датчики, связаны между собой посредством последовательного интерфейса, называемого DRIVE-CLiQ. Стандартизированные кабели и штекеры минимизируют количество разных частей и сокращают расходы. Аппаратная часть DRIVE-CLiQ основана на стандарте промышленного Ethernet с кабелями «витая пара». Дополнительно к сигналам передачи и приема по кабелям DRIVE-CLiQ передается напряжение питания +24В для пассивных абонентов.

Немаловажен и тот факт, что каждый компонент SINAMICS S120 имеет электронную табличку с техническими данными, которая содержит все важные данные о данном компоненте. В двигателях, например, эти данные включают в себя параметры диаграммы электрической схемы замещения и собственные значения для датчика, встроенного в двигатель. Блок управления автоматические считывает эти данные через DRIVE-CLiQ так, что их не нужно вводить во время пуско-наладки или при замене оборудования.

При модернизации станка КУ324М из номенклатуры компонентов SINAMICS S120использованы: моторные модули книжного форматаSMM, активный интерфейсный модульAIM, активный блок питанияALM, модуль обработки сигнала датчиковSMC, инкрементальные и абсолютные энкодеры, а также синхронные и асинхронные серводвигатели. Система ЧПУSINUMERIKприменена в составе основного вычислительного модуляNCUи платы расширения количества осейNX15, двух станочных пультов и маховичков ручного задания. Коммуникация со станциями ввода-вывода сигналов ЕТ200 осуществляется по сетиProfibus, коммуникация между компонентами (двигателями, датчиками, моторными и питающими модулями) по сети DRIVE-CLiQ; широко используется технология электронного шильдика. Электрическое соединение компонентов выполнено с применением технологииMotion Connect, что позволяет сократить сроки монтажа и, в случае надобности, замены оборудования.

Таким образом, можно сказать, что реализация специалистами ЧАО «ЭЛАКС» проекта модернизации станка «в железе» стала возможной благодаря компактности системы SINAMICS S120книжного формата, наличии внутренней сети DRIVE-CLiQ, расширенных вычислительных способностей модуля управленияNCU, а также их опыту и умению применить указанные достоинства микропроцессорной техники.

Смирнов В., старший инженер ЧАО «ЭЛАКС»