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    數控機床主軸改造

    來源:數控銑 作者:數控銑 時間:2019-06-10
           數控機床主軸改造:
     
           一、伺服技術
           伺服系統是機電產品中的重要環節,其控制性能反映了機電設備的控制質量。伺服系統的發展經歷了由液壓到電氣,電氣伺服又經歷了由模擬到模擬·數字混合再到全數字化伺服的演進過程。伺服系統根據所驅動的電機對象,又分為直流(DC)伺服系統和交流(AC)伺服系統。到90年代初期,隨著微處理技術、高性能半導體功率器件等制造工藝的發展及性價比的日益提高,交流伺服技術逐漸成為主導產品。
     
           交流伺服系統按其驅動電動機的類型,主要有兩大類:交流永磁同步(SM型)電動機伺服系統和交流感應式異步(IM型)電動機伺服系統。感應式異步電動機伺服系統由于感應式異步電動機結構堅固、制造容易、價格低廉,具有良好的發展前景,是未來伺服技術的發展方向之一。
     
           隨著市場競爭的日趨激烈,用戶對所需產品提出了更高的技術和更合理的性能價格比的要求。交流伺服系統以其出色的性能完成了對產品的加工過程、加工工藝和綜合性能的改造,在工業領域中得到了日益廣泛的應用。
     
           二、數控機床主軸改造案例
     
           (一)改造要點
           CYNC-500P機床(采用西門子802C數控單元)是兩坐標(縱向Z、橫向X)連續控制臥式數控機床,能自動完成內外圓表面、圓錐面、圓弧面、端面、多種螺紋(公英制螺紋、錐螺紋、端面螺紋)、鉆、鉸、鏜孔等車削加工。
     
           改造要點:主軸驅動采用本公司11KW伺服控制器驅動11KW電機,取消變速箱,保留一級皮帶傳動。原設計是機械變速3檔6級/變頻調速3檔無級,改造后的主軸為伺服主軸,實現無級變速(不必每次機床上電時,必須在MDA方式下用S代碼輸入確定主軸檔位,手動方式下的轉速才能以參數設定的數值轉動),實現恒線速切削,可以長時間高、低速運行,主軸可以定位。
     
           (二)系統選型及配置
           1.伺服控制器
     
           2.主軸電機
     
           4.皮帶輪:110mm/245mm減速比:2.2273
     
           5.皮帶:1600*4*2
     
           6.制動電阻:RXHG-1100W50Ω
     
           (三)改造方案
           機床數控單元為西門子802C,主軸驅動為連續直流電壓(0~10V和-10V~+10V可變),精度相當于12位D/A輸出。伺服控制按脈沖列和模擬量兩種輸入方式實施:
     
           方案一:脈沖列方式
           原理:將NC側的模擬量輸出信號(-10V~+10V)通過F/V轉換單元(輸出頻率0~250KHZ)轉換為脈沖列信號后經過控制器內部運算,轉化為頻率進行速度控制。
     
           接線方式:按照控制器單脈沖列方式接線。
     
           試驗結果:運行狀況比較理想,考慮到此方法需要外接電路,而用模擬量直接連接更加簡潔,如果可以達到精度要求,選擇模擬量控制為佳。
     
           方案二:模擬量方式
           原理:將+10V和-10V信號分開,接口板經過改造后,模擬量接口為0~-10V和0~+10V分別對應相應地址,精度由原來的準十位提高到十一位。
     
           接線方式:只需引入模擬量信號和相應I/O信號即可。
     
           試驗結果:實現正向6~2500rpm、反向4~2500rpm平穩調速,可達到定位、恒線速度加工的要求。
     
           分析比較
           方案一、二經試驗證明均為可行方案:方案二連接簡單、控制方便;但由于本控制器A/D精度為11位,如果不能達到客戶要求、可選用方案一(需要外加轉換模塊)
     
           (四)結論
           1.伺服主軸與機械變速主軸、變頻變速主軸相比在調速范圍、速度精度、定位功能、機械結構的簡化方面具有較明顯的優勢。
     
           2.機械結構簡化,節省了金屬材料。
     
           3.操作簡化,降低了機械故障率及維修成本。
     
           4.控制范圍增大,控制精度提高,控制電機效率提高。
     
           5.提高了機床的加工精度和生產效率。
     
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