C61200車床數(shù)控系統(tǒng)機(jī)械和電氣綜合改造技術(shù)方案
3.獨立存在的兩個刀架系統(tǒng),彼此沒有聯(lián)系,操作煩瑣,而且存在安全隱患;
3.1 改造后的系統(tǒng),兩套刀架的控制CNC是通過IO端口互相聯(lián)系的,他們在用自定義的邏輯下控制外部設(shè)備如油泵、主軸等協(xié)同運行;
3.2 兩套CNC允許外接遠(yuǎn)程設(shè)備,實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和加工;
4.目前的脈沖發(fā)生器對于系統(tǒng)而言,是開環(huán)結(jié)構(gòu),電機(jī)的響應(yīng)延遲和機(jī)械安裝誤差以及定位機(jī)械背隙完全不可控,因此,系統(tǒng)存在的加工誤差完全由人工調(diào)校,加工誤差離散性極大,最終影響了加工質(zhì)量;
4.1 改造后系統(tǒng)采用半閉環(huán)結(jié)構(gòu),可消除電機(jī)響應(yīng)滯后引起的誤差,大大提高了插補(bǔ)運算的實際加工精度;
4.2 本半閉環(huán)結(jié)構(gòu),如客戶需要,完全可以外加光柵尺實現(xiàn)更加精確的全閉環(huán)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的改變,只需對系統(tǒng)參數(shù)作微小調(diào)整即可實現(xiàn);
5.機(jī)械傳動上,對精度起絕對作用的定位機(jī)構(gòu),原系統(tǒng)采用梯形絲杠結(jié)構(gòu),存在傳動效率低,精度差等問題,另外,這種梯形絲杠承載能力非常不足,傳動間隙和摩擦系數(shù)不可控;
5.1絲杠替代:車床原有絲杠為直徑63的梯形絲杠,考慮到絲杠軸肩加工余量的問題,采用公稱直徑相同(Φ63)的滾珠絲杠替換,型號為R63-10T6-FSI-L1-L2-0.05;其中L1為絲杠螺紋段長度,L2為絲杠全長,具體尺寸要對被改造車床進(jìn)行測繪后決定;
5.2承載能力比較:滾珠絲杠的承載能力主要受絲杠直徑、導(dǎo)程角及摩擦系數(shù)的影響,通過選型,該兩種絲杠的區(qū)別只有摩擦系數(shù)不同,傳統(tǒng)梯形絲杠的摩擦系數(shù)為:0.1~0.2;滾珠絲杠的摩擦系數(shù)為:0.003~0.005;導(dǎo)程角同為2.8度;通過比較,滾珠絲杠的承載能力高于對應(yīng)的梯形絲杠;
5.3軸向推力比較;
梯形絲杠與16.5牛·米電機(jī)組和:
F=Tr·D·∏·η/(P·g)
=(16.5x2000x3.14x0.34)/(10x9.8) =359.5(kg)
滾珠絲杠與14.3牛·米電機(jī)組和:
F=Tr·D·∏·η/(P·g)
=(14.3x2000x3.14x0.85)/(10x9.8) =778.9 (kg)
5.4 綜上所述,滾珠絲杠對于精度和傳動效率以及承載能力提高巨大,是理想的傳動元件;
6. 原有電機(jī)扭矩,根據(jù)用戶提供信息,設(shè)備原有伺服電機(jī)扭矩分別為16.5牛·米和10.4?!っ祝F(xiàn)在統(tǒng)一選取的電機(jī)型號為:ASMT30M250AK;輸出扭矩為14.3?!っ?;經(jīng)計算:
6.1系統(tǒng)慣量估算,負(fù)載重量W=3900kg;絲杠總長1500mm;絲杠導(dǎo)程10mm;轉(zhuǎn)動速度2000r/min;通過程序計算系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量I;
I=280x10-4kg·m2
6.2 電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量:Im=43.3x10-4 kg·m2
慣量比:I/Im=6.47<10;慣量匹配;
7.系統(tǒng)操作界面上,原系統(tǒng)采用西門子觸摸屏作為操作終端,來彌補(bǔ)單軸系統(tǒng)的不足,結(jié)構(gòu)不夠嚴(yán)謹(jǐn),操作不流暢;
7.1 改造后的系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)的車床操作界面,但是經(jīng)改寫核心程序,又完全符合雙刀架的實際操作需要,技術(shù)人員和操作者完全可以按照車床的操作習(xí)慣來操作本系統(tǒng),而且精度完全穩(wěn)定可控;
7.2 兩臺刀架上的CNC不是完全獨立的,他們對于外設(shè)的控制是在安全邏輯上互相協(xié)調(diào)的,在安全方面,危險邏輯是互鎖定的,所以操作者可以放心的操作;
7.3 如果客戶需求,可借由RS232C接口外擴(kuò)觸摸屏人機(jī)界面,但因遠(yuǎn)程操作較少,本改造方案于成本考慮未安裝;
三:控制系統(tǒng)主要元件選型以及說明
1. 數(shù)控系統(tǒng)選用臺灣臺達(dá)公司(DELTA HUST)標(biāo)準(zhǔn)開放式車床數(shù)控系統(tǒng),PUTNC-H4-T,該系統(tǒng)具有開放的車床系統(tǒng)架構(gòu),正式由于具有這一優(yōu)點,我們才得以按照雙頭車床的系統(tǒng)要求做核心程序修改,以適應(yīng)特殊要求;另外,該系統(tǒng)具有支持標(biāo)準(zhǔn)FUNCO加工G代碼程序結(jié)構(gòu),支持常用CAM軟件POST程序,方便實現(xiàn)DNC;
2. 交流伺服系統(tǒng)選用臺達(dá)ASD-A-M系列,該伺服系統(tǒng)速度環(huán)響應(yīng)頻寬高達(dá)450HZ,是系統(tǒng)半閉環(huán)結(jié)構(gòu)的高性價比產(chǎn)品,另外,ASD-A-M系統(tǒng)支持PDFF調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu),可克服瞬時機(jī)械應(yīng)力引發(fā)的加工誤差,可使得車床動態(tài)加工定位更加準(zhǔn)確;
3.CNC操作界面和顯示界面選用HUST系統(tǒng)專用產(chǎn)品,為薄膜操作按鈕,具有IP65的結(jié)構(gòu),可適應(yīng)現(xiàn)場惡劣環(huán)境;
4. PLC系統(tǒng)選用HUST系統(tǒng)專用產(chǎn)品,配置為24DI/16DO, 可外擴(kuò)實現(xiàn)更多點數(shù)和更大功率的開關(guān)量控制;
5.主軸位置編碼器選擇為OMRON1024差分型產(chǎn)品,用于取得主軸位置和各種涉及到主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給之信號;
6.各個切換系統(tǒng)和低壓配電以及弱電供給和系統(tǒng)安全邏輯為海科公司根據(jù)客戶需求度身定做,以最大限度達(dá)到客戶需求;
四:工程說明和最終技術(shù)指標(biāo)
1.本系統(tǒng)經(jīng)周密計算和功能分析,技術(shù)成熟,并完全確認(rèn)方案的可行性,海科公司有著豐富的機(jī)械和電氣的實踐經(jīng)驗,保證工程的按期順利完成;
2.本工程元件備貨周期30個有效工作日,機(jī)械加工輔助元件和系統(tǒng)設(shè)計制作周期15個有效工作日,現(xiàn)場調(diào)試周期7個有效工作日,總體工程周期約為45-50個有效工作日;
3.本系統(tǒng)經(jīng)改造后,電氣控制精度為0.001毫米,機(jī)械絕對定位精度0.05毫米,系統(tǒng)重復(fù)定位精度優(yōu)于0.02毫米;
4.對于上述系統(tǒng)技術(shù)資料可查閱公司網(wǎng)站:HTTP://WWW.EHAIKE.COM
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028-85291366-801 成都??乒た赜邢薰竟こ碳夹g(shù)部
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