原创《基于西门子840D系统数控轧辊车床设计》：本论文可用于轧辊论文范文参考下载，轧辊相关论文写作参考研究。
摘 要：轧辊作为生产工艺过程中的一个重要环节,决定了轧机的效率和轧材的质量,轧辊车床是用于生产轧辊的设备,由于普通轧辊车床采用继电器控制,需要大量人力和物力,效率较低,数控轧辊车床能够解决这一问题.文章首先对数控轧辊车床的基本原理进行了阐述,在此基础上对数控轧辊车床进行了硬件设计,数控系统采用西门子公司的840D系统,选用S7-300 PLC实现外部数字量控制,主轴驱动系统采用模数转换器ADI4和直流伺服驱动器6RA70组合,刀架和托板系统采用611D数字驱动模块和IFT6交流伺服电机.软件上通过对于MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件进行设置,运用STEP 7-Micro/WIN软件对PLC进行梯形图的编程,通过PC/PPI通信电缆将程序下载到PLC中,最终完成了系统的控制要求.
关键词：数控轧辊；840D系统；S7-300
中图分类号：TG596 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0007-02
1 轧辊的分类及用途
轧辊在生产工艺过程中是非常重要的一个环节,通过轧辊可以使金属产生塑性变形,它是决定轧机的效率和轧材质量的重要消耗部件.
1.1 轧辊的分类
当钢材通过一对轧辊机器的压力后,能够使钢材特性变得均匀,能够承受轧制时的动载荷、摩擦和温度的影响.
轧辊有很多种分类方法,按照辊身形状可以分为非圆柱形和圆柱形两种,非圆柱形用于管材生产,而圆柱形多用于板材、带材和线材生产；按照是否和工件接触可以分为支撑轧辊和工作轧辊,支撑轧辊主要置于工件侧面,起支撑作用,并能够增加工作轧辊的刚度和强度,工作轧辊是和轧件直接接触的.
按照轧材品种的不同,可以分为板带轧辊、线性轧辊和轨梁轧辊；按照轧件状态可以分为热轧辊和冷轧辊.
1.2 轧辊的用途
轧辊车床用于加工轧辊,属于重型机械加工装备,广泛应用于钢铁、橡胶、造纸、冶金等行业.根据驱动方式的不同,可以分为普通驱动轧辊车床和数字化驱动轧辊车床.普通轧辊车床采用传统的继电器控制,且加工困难,需要大量的人力和物力,降低了效率.数控轧辊车床以数字控制为基础,实现高度自动化,提高了效率,降低了成本,它涉及机械加工、电气自动化控制、液压控制一体化、机械传动等领域,工作柔性大、操作方便,但故障判断和排出相对比较困难.现在数控轧辊车床已经被广泛使用.为了适应轧辊产量的高速增长,对轧辊制造工艺提出了更高的要求.本文针对轧辊制造的稳定性和高效性的特点,设计一套基于西门子840D数控系统为控制核心,配以S7-300PLC电气控制模块,6RA70和AD4I组成的直流主轴伺服驱动系统,611D和IFT6组成的用于刀架和托板系统的交流伺服驱动系统,再通过软件编程调试,最终完成本系统的设计.
2 数控轧辊车床的基本概述
在机械制造中,加工轧辊对设备的要求非常高,加工也相当困难,随着机械行业自动化程度的不断提高以及数字化和智能化的发展,大大推动了数控轧辊车床的发展,在加工轧辊设备中占的比例也越来越大,提高了轧辊加工的工作效率,因此数控轧辊车床对于轧辊的制造具有巨大的推进作用.
数控轧辊车床主要由四部分组成：控制介质、数控系统、伺服系统和机床本体.
控制介质反映了数控加工的全部信息,起到了人和数控轧辊车床之间桥梁的作用；数控系统是控制核心部分,主要由四部分组成：监视器、主控系统、可编程控制器和输入输出接口,能够通过数字指令实现机械设备的动作控制.
伺服系统是连接数控系统和机床本体的桥梁,主要包括三部分组成：驱动控制系统、伺服电动机和位置、速度反馈系统.
驱动控制系统主要控制伺服电动机的运行,伺服电动机是执行部件,其反馈装置能够实时检测工作台的位置,最终实现位置、角度和速度量的控制；机械本体主要包括机械传动机构、工作台、床身及立柱等部分组成.
3 数控轧辊车床的硬件设计
本文设计的数控轧辊车床控制系统主要由机械和电气两部分组成.由托板移动轴（Z轴）、刀架移动轴（X轴）、工件旋转轴（C轴）组成的运动轴部分构成了数控轧辊车床的机械运动部分,还包括主传动链、滚珠丝杠、自动换刀装置和液压系统等部分.电气部分主要由数控系统、PLC、直流驱动控制器、直流电机、刀架及托板驱动器和模数转换器组成,系统硬件结构如图1所示.
数控伺服系统采用西门子公司的840D型号,该系统采用32位微处理器,用于复杂零件的加工,其主要由电源模块、数字控制单元模块、主轴驱动模块（MSD）以及进给驱动模块（FDD）.四个模块通过设备总线及圆电缆连接.
数控轧辊车床的电气控制部分主要采用PLC控制,来取代传统的继电器控制,实现本系统中位置X轴和Z轴的控制.
本系统选用西门子公司的S7-300型PLC,该PLC主要采用模块式结构,电磁兼容性强、抗震冲击性能好,在工业领域得到广泛的应用.
工件旋转轴采用直流伺服驱动器配以直流电动机的控制方式,直流驱动控制器选用6RA70,其功率为6～2 500 kW,能够满足控制要求,同时和ADI4模数转换器来实现信号的调节.本系统中的刀架电动机和车床托板电动机由611D数字驱动模块实现控制,该设备采用控制总线驱动模式,伺服电动机采用IFT6系列,实现全闭环控制系统.
4 数控轧辊车床的软件设计
该控制系统中的840D软件配置主要由四部分组成：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件,软件结构如图2所示.
本系统采用MMC100.2控制软件,通过串口、并口和键盘等驱动程序,实现MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之间的相互通信及任务协调；NC软件系统包括NCK数控和初始引导软件、NCK数控和数字控制软件系统、SINUMERIK 611D驱动数据和PCMCIA卡软件系统；PLC程序主要包括基本PLC程序和轧辊车床PLC程序.
MMC软件系统的设置包括MMC的安装、通过OP显示MMC的启动和MMC的数据备份.NC软件系统设置包括变量的设置、基于840D的轧辊车床NC程序及数据设置、车床专用和通用数据和报警编码的设置.运用STEP 7-Micro/WIN软件对PLC进行梯形图的编程,接口参数设置采用PC/PPI连接.通过PPI电缆线和本地连接的进行连接,实现PLC和上位机的程序下载.
5 结 语
本文首先简要概述了轧辊的用途及其分类,轧辊车床是专门用于制造轧辊的设备,由于制造轧辊的难度较大,普通轧辊车床已经不能满足工业自动化的要求,而数控轧辊车床提高了加工效率,减小了人力和物理,大大提高了自动化程度.
然后分析了数控轧辊车床的基本概念、组成及工作原理,在此基础上对其控制系统进行了详细设计.
硬件上采用以840D数控伺服系统为核心,配以AD41模数转换接口和6RA70直流伺服驱动器来实现主轴直流电机的控制,同时通过611D数字驱动模块实现刀架和托板电动机的控制.
软件上通过对于MMC软件系统、NC软件系统的设置,同时运用STEP 7-Micro/WIN软件对PLC进行梯形图的编程,通过PC/PPI将程序下载到PLC中,通信及驱动接口软件的设置,完成了系统的控制要求.
参考文献：
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轧辊论文参考资料：
结论：基于西门子840D系统数控轧辊车床设计为关于本文可作为轧辊方面的大学硕士与本科毕业论文轧辊价格多少一吨论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
