八十年代中期由前苏联引进的加工设备AT-600B2型卧式车削中心，加工范围φ1000×800，原配“2P32M” 型老式纸带穿孔的数控系统，因操作复杂、控制精度不高，数控系统故障频发，影响正常使用，需对其进行数控改造。该车削中心的运动由三部分组成：主旋转运动、横向进给运动、纵向进给运动，配有16个刀位的刀库系统。主轴驱动采用可控硅直流调速系统，速度反馈为测速发电机，螺纹切削反馈为主轴脉冲编码器，横、纵向进给驱动采用可控硅直流调速系统，速度反馈为测速发电机，位置反馈为直线感应同步器。
二、 基本改造思想
该车削中心的机械部分基本保持不变，保留机械本体的原因：原苏联生产的机械本体，各方面机械性能良好稳定，精度高，液压系统工作正常。将原先的数控系统、电气控制部分去掉，用西门子公司的Sinumerik 840D数控系统替代“2P32M”数控系统，用Simodrive611-D变频器替代原可控硅直流调速系统，用Siemens的1PH7交流主轴电机替代车床的直流主轴电机，用1FT6交流伺服电机替代原X、Z轴直流伺服电机，位置反馈用德国HeidenhaIn476型光栅替代原感应同步器，构成全闭环控制以提高控制功能。
三、840D系统简介
1. 系统结构
2.系统组成
（1）操作单元
① OPO32彩色液晶显示器，可以提供色彩丰富的操作及图形模拟界面。
② MMC 102提供COEM协议下的OEM接口，包含下列功能：第二个RS232口，软驱，中央处理器为具有16MB内存486DX/33，IDA适配器和两块AT板。
功能：MMC模块完成与操作面板、软驱及磁带机之间连接，实现操作、编程诊断、调整、模拟等功能。
③ 机床控制面板，19inch的机床控制面板具有清晰的结构、丰富的功能和良好的用户界面，LED显示和反馈机床的实时操作状态，用户可以设定操作键多达30个，对应不同的用户使用权限设定了四级位置转换。
（2）NCU控制模块
NCU模块完成程序块准备、插补、位控等功能，可与611--D驱动器通过数字驱动总线、地址总线连接、手轮连接，也可与PC机连接进行数据通讯。
（3）611--D变频系统
611--D是理想的数字驱动系统，可驱动1FT6系统伺服电机和1PH系列主轴电机，611--D对进给、主轴电机、电流和速度反馈进行闭环控制。
通过连接到840D位置控制通讯模块，数字伺服进给模块的电流和速度反馈控制由信号处理器来完成。
611--D驱动系统包含：数字进给模块、数字主轴模块和馈入/再生反馈模块。
四、具体改造细节设计
1. 自动换刀动作的PLC编程设计
在此次改造中使用的是西门子公司的S7-300PLC模块。PLC程序是数控车床外围动作的软件核心，是连接NC和车床的桥梁，也是机床电气设计人员调试机床的关键。在PLC程序设计中，自动换刀动作设计是典型动作设计之一。
机床刀具交换装置的基本情况是：刀库为只能正向旋转的链式刀库，装在刀具交换装置上的十字架式机械手用10个步骤将刀库的刀具夹到刀台座上（注：由于该机床由前苏联设计，所用刀具在换刀时和刀台一并更换，故机械手更换的是刀台），具体为：①刀库正转 ②刀具采样 ③刀台到位 ④机械手夹紧 ⑤刀台松开 ⑥机械手上升 ⑦机械手旋转 ⑧机械手下降⑨刀台夹紧 ⑩机械手松开。
换刀步骤分为三个阶段：
第一阶段选刀抓刀。T代码控制刀库按正方向旋转到编程刀具所在位置，到位且有刀库定位信号输入，启动机械手同时抓紧溜板上刀台和刀库中刀台。然后，通过液压油缸使溜板和刀库同时松开。在第一阶段应注意的两个问题：①由于刀号采样元件是由八个接近开关构成的编码采样器，通过刀台上的凹凸台来定义刀号，故此调用刀号实际为刀台号，且机械手所在位置为采样器的下一个刀位。②在机械手夹紧和刀台松开动作之后都人为预留一定的延时约1秒钟。这是因为采用液压油缸驱动，为保证动作到位，防止刀台在换刀过程中有松动。
第二阶段换刀。机械手通过两个液压油缸驱动上升和旋转，先旋转180 度，然后下降到位。为防止在下降时不到位，在编程过程中加入了到位信号互锁。
第三阶段还刀。机械手旋转到位，且下降到位后启动步骤⑨⑩，并将记忆刀号存储器更新。步骤⑩完成后，取消“读刀禁止”，激活刀具参数。
整个过程的核心是将整个换刀过程分成10个步骤。从而理清整个动作过程，这样使编程变得思路清晰、动作可靠安全。
2. 光栅的安装设计
光栅线位移测量传感器是数控系统构成全闭环节的重要元件之一，其安装方式的选择必须注意切屑，切削液及油液的溅落方向。
（1）安装基面
安装光栅位移传感器时，不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床床身上，更不能安装在打底涂漆的机床床身上。光栅尺定尺和动尺分别安装在机床相对运动的两个部件上，用千分表检查机床工作台主尺安装面于导轨运动方向的平行度，要求达到平行度为0.1mm以内。
（2）主尺安装
将光栅尺M4螺钉上在机床的中托板安装面上，但不要上紧。把千分表固定在床身上，移动中托板（主尺与中托板同时移动），用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度，调整主尺M4螺钉位置，使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内。
在安装光栅主尺时应注意：在安装定尺时，不能象桥梁式只安装两端头，尚需在整个定尺尺身中有支撑。
（3）滑尺的安装
在安装滑尺时，首先应保证滑尺的基面达到安装要求，其安装方法与定尺相似。调整滑尺使滑尺与定尺平行度保证在0.1mm/1000mm以内，其滑尺与定尺的间隙控制在1mm～1.5mm之内。
（4）限位装置
光栅位移传感器全部装完后，一定要在机床导轨上安装限位装置以免在加工过程中滑尺冲撞到定尺两端，从而损坏光栅尺，且应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺，以留有运动余地。
应注意事项：
① 不能带电拨光栅尺信号线插头。
② 光栅信号线连接以前一定要检查屏蔽外来电磁辐射是否良好。
③ 光栅在装配时严禁剧烈震动及摔打，以免破坏光栅尺，如光栅尺断裂等。
五、改造效果
（1）重复定位精度由以前0.007mm/100提高到改造后0.003mm/100。
（2）加工效率的提高由改造前的只能连续工作16小时到现在24小时连续工作。
（3）由于更换了主轴和伺服系统，重新调整了刀台、刀架，使机床的刚性得到进一步的提高。如:加工的典型零件，星载天线副面因钢模具表面抛物线的均方根值为0.03mm，得到上级的首肯（这种材料以前是不可能在该机床上加工的）。
（4）增加许多新的功能如：主轴点动、图形模拟、手轮、DNC等功能，使操作更加简单、方便。
西门子840D和611D变频系统构成全数字控制系统，改造完成后，使AT-600B2机床的控制性能达到九十年代国际的水平，经过近五年使用，该设备一直运行良好.
