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数字控制机床复合研发关键技术以及电气控制系统硬件设计

来源:云一数控 发布时间: 2020-05-28

一、大型复合机床研发的关键技术
  1、回转工作台车削与锉铣削加工自动转换技术
  在加工过程中,回转工作台在车削加工与铣削加工时分别处于连续回转驱动与分度回转驱动状态,并需要在复合加工过程中根据加工需要进行自动切换。
  通过设计回转工作台车削与撞铣削加工功能自动转换及互锁机构,并通过对数控系统的研究应用与二次开发,解决回转工作台在复合加工中不同加工功能自动转换的应用问题。
  针对精密车铣复合加工过程中双主轴工作的需求,重点解决双主轴电动机在铣削加工时的消隙传动、而在车削加工时的大扭矩输出的应用技术。同时,通过对全齿轮传动消隙的研究,保障转台精密分度定位以及复合加工功能的实现。
  2、大型附件头设计与精确转换技术
  通过各种附加切削头之间的转换来实现五面加工需求,对多种附件头的自动抓取技术、附件头的机械保护技术、附件头的精确装夹技术、多种附件头的自动识别技术进行研发。
  3、主轴系统内置式松刀油缸技术
  主轴转速是体现数控机床主轴切削性能的最重要的参数之一,而在传统的后置式松刀油缸技术中,传递松刀力的松刀杆需要穿过传动箱与方滑枕,长度往往长达两三米,并需与主传动轴内外迭加,不仅加工制造困难,而且由于精度难以保证、动平衡效果差,引起的振动也极易导致支撑轴承损坏、主轴切削能力下降,亚需运用合理的主轴系统内置式松刀油缸技术加以改善。
  4、大型结构件装配技术
  机床立柱、导轨、床身、齿条等关键件的精度在很大程度上决定了整机的加工精度,由于这些关键件长度长、重量重、精度要求高,因此,其加工与装配都比较困难,对这些大型关键件的精度要采取工艺优化、变形控制、精确装配等多种工艺与技术来保证。
  二、数控机床电气控制系统硬件设计
  以硬件与软件的角度,对机床控制系统进行剖析。
  上位机:在这个系统中工控机就是上位机,工作人员在人机交互界面进行操作,操作内容就是将数据输入到系统的加工流程之中,并使其进行读取,界面的人性化设计支持人工修改加工参数,这此改动将快速被处理系统识别,然后根据相关行业协议,把这部分参数数据输入运动控制器,继而实现原定的操作动作。
  SIMOTION运动控制器:如果说控制系统是数控机床的大脑,那么SIMOTION就是整个控制系统的神经中枢,有鉴于此,SIMOTION具有良好的稳定性,整个系统也就能够平稳的运行对于研究对象所配置的SIMOTION来源于德国西门子公司,它的组成部分为PLC5300和运动控制器。在控制方面它具有PLC一贯具有的稳定性,不仅如此,其还兼具运动控制方面的灵活性。
  电源模块:电源模块运用变换频率的形式,实现常用交流电向直流电的转换,之后使用一种称之为逆变器的元件,再将直流电变成工程所需的特定频率的交流电。借助电源模块SIMOTION控制系统将工业供电变成直流,再输送至各个电机模块。电源模块进行细分还有两类,其一是可调电源模块,之所以称之为可调,是因为其可以按要求将转换过的直流电控制在特定范围,并能够进行调节使其在该范围内线性变化;与之对应的是一种不可调电源块,其只可控制固定电压的直流电,不过这种电源块有其独特的应用领域。
  电机模块:这部分实现的作用就是将六百伏的直流电,通过转换变成特定频率的三相交流电,然后将能源供给电机使用。
  光栅尺:电机自身装配有编泽工具,然而这种编码器有一定的精度限制,基本上控制在十微米,不过这还是不能满足我们五微米的要求。基于此种考虑,需要使用光栅尺定位工作台,之后把测得的位置传递给控制器。
  主轴:数控机床的主轴由于要求较多,主轴不但精度极高,而且十分稳定,同时能够工作很长时间具有较高的寿命。它的冷却系统性能优良,循环的工质为干净的水,在装夹上使用启动夹紧道具,这种方法极其稳定,效果优良。
  变频器:众所周知,作为主轴经常需要进行高速运转,故而必须要保证精密性,这就必然要使用到一种高速变频器。就功能上来看,常用的V系列变频器是可以实现的。然而,由于不能匹配串行接口,将导致信息流通不顺畅,为厂解决这个问题,研究人员尝试使用模拟量进行控制,成效斐然。


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