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加工中心伺服系統(tǒng)裝置的選擇


日期:2010年01月17 來源:沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字:加工中心
    1.伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)
    伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是CNC裝置和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、位置檢測(cè)與反饋裝置等組成。伺服電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行元件,加工中心驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)則是伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。搖臂鉆床CNC裝置發(fā)出控制指令與位置反饋信號(hào)比較后作為移動(dòng)指令,再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率放大后,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),通過機(jī)械傳動(dòng)裝置后拖動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng),完成程序所規(guī)定的操作。        MAH0600臥式加工中心集中了傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)床、精密機(jī)床和萬能機(jī)床三者的優(yōu)點(diǎn),將高效率、高精度和高柔性集中于一體。而數(shù)控技術(shù)水平的提高首先依賴于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大。因此,加工中心對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。具體要求如下:
    (1)可逆運(yùn)行�?赡孢\(yùn)行要求能靈活地正反向運(yùn)行。在加工過程中,搖臂鉆床機(jī)床工作臺(tái)處于隨機(jī)狀態(tài),根據(jù)加工軌跡的要求,隨時(shí)都可以實(shí)現(xiàn)正向、反向運(yùn)動(dòng),加工中心同時(shí)要求在方向變化時(shí),不應(yīng)有反向間隙和運(yùn)動(dòng)的損失。
    (2)速度范圍寬。為了適應(yīng)不同的加工條件,例如加工零件的材料、尺寸、部位以及刀具的種類和冷卻方式等不同,數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度需在很寬的范圍內(nèi)無級(jí)變化。這就要求伺服電動(dòng)機(jī)有很寬的調(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速特性。
    (3)具有足夠的傳動(dòng)剛度和速度穩(wěn)定性。要求伺服系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)負(fù)載特性,即伺服系統(tǒng)在負(fù)載或切削條件發(fā)生變化時(shí),應(yīng)使進(jìn)給速度保持恒定。剛性良好的系統(tǒng),搖臂鉆床負(fù)載力矩的變化對(duì)進(jìn)給速度的影響很小。
    (4)響應(yīng)快并無超調(diào)。為了保證輪廓切削形狀的精度和加工表面粗糙度,要求伺服系統(tǒng)除了有較高的定位精度外,還要有良好的快速響應(yīng)特性,即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。
    (5)高精度。為了滿足數(shù)控加工的精度要求,加工中心關(guān)鍵是要保證數(shù)控機(jī)床的定位精度和進(jìn)給跟蹤精度。這也是伺服系統(tǒng)靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)是否優(yōu)良的具體表現(xiàn)。
    (6)低速大轉(zhuǎn)矩。數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)是在低速時(shí)進(jìn)行重切削,因此,要求伺服系統(tǒng)在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有大的轉(zhuǎn)矩輸出。
    2.伺服驅(qū)動(dòng)裝置的確定
    根據(jù)5.3.3小節(jié)數(shù)控系統(tǒng)的選型,將使用FANUC 0i--MB數(shù)控系統(tǒng)來改造原有的MAHOCNC432數(shù)控系統(tǒng),并采用FANUC交流數(shù)字伺服單元和伺服電動(dòng)機(jī)來替換原有的直流伺服單元和伺服電動(dòng)機(jī),采用FANUC交流數(shù)字主軸驅(qū)動(dòng)模塊和主軸電動(dòng)機(jī)來替換原有的直流伺服單元和直流主軸電動(dòng)機(jī)。
    (1)軸伺服放大器模塊選擇。加工中心x、Y軸伺服電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)模塊,搖臂鉆床Z、B軸伺服電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)模塊,主軸單獨(dú)用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。選擇伺服放大器(200V輸入系列):X、Y雙軸放大器模塊為SVM2—80/100i;B、Z雙軸放大器模塊為SVM2—40/80i;主軸放大器模塊(200V輸入系列)為$PM一11i。
    (2)電源模塊的選擇。按照FANUC公司提供的選型依據(jù)進(jìn)行選擇,電源模塊額定輸出容量≥∑主軸電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的額定輸出功率X0.6;[7.5X1.15+0.6  X(2X4.0+7.0+1.4)]kW:18。5kW。選電源模塊為PSM一26i,其額定輸出功率為26kW,峰值功率為66kW。根據(jù)以上特性及電動(dòng)機(jī)的型號(hào),選擇采用FANUC交流數(shù)字伺服單元。
    3.位置檢測(cè)裝置的選擇
    由于本機(jī)床絲杠的安裝支承方式為一端固定一端自由,搖臂鉆床加工中心絲杠沒有預(yù)緊及冷卻裝置,如果采取半閉環(huán)的控制方式,絲杠剛度、溫度的變化以及傳動(dòng)鏈的間隙對(duì)機(jī)床的精度會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此,要采用位置檢測(cè)裝置,使機(jī)床構(gòu)成位置的閉環(huán)控制。精度的選擇是根據(jù)機(jī)床的定位精度要求,采用海德漢封閉式光柵尺替代原有菲利普光柵尺;選擇光柵的分辨率為lpm,長光柵的型號(hào)為LS476,圓光柵型號(hào)為ROD271。

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