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運(yùn)用伺服系統(tǒng)提高雙軸高速數(shù)控鉆床加工效率

作者:華正機(jī)械 發(fā)布時(shí)間:2023-12-20 15:07:18 瀏覽次數(shù):174次

首先將工件通過夾具固定在位于數(shù)控鉆床中心的工作臺(tái)上。按下“運(yùn)行”按鈕后,艙門封閉,位于工作臺(tái)兩真?zhèn)€驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過滾珠絲杠將帶有鉆頭的加工臺(tái)高速推進(jìn)至工件接近位,到達(dá)接近位后由控制器給出電氣信號(hào)使鉆頭工作,然后按固有深孔加工循環(huán)進(jìn)行加工。為防止相對(duì)的兩鉆頭打刀,由控制器通過軟件編程實(shí)現(xiàn)兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)互鎖功能。即先加工至接近中線某位置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)發(fā)出信號(hào)鎖住另外一邊的驅(qū)動(dòng)電機(jī),使其進(jìn)進(jìn)“暫停”狀態(tài),待電機(jī)退回至位置后解除原電氣信號(hào)使另外一邊的驅(qū)動(dòng)電機(jī)繼續(xù)完成其自身的加工動(dòng)作。工件加工完成后,控制器給出相應(yīng)電氣信號(hào)打開艙門并且等待下次循環(huán)動(dòng)作的“運(yùn)行”開始。
兩軸過孔加工數(shù)控鉆床的整體系統(tǒng)示意圖見圖1。

圖1 兩軸過孔加工數(shù)控鉆床的整體系統(tǒng)示意圖

每臺(tái)進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)由IMS伺服控制器進(jìn)行位置控制,IMS伺服控制器通過相應(yīng)編碼器(PG)反饋信號(hào)構(gòu)成位置閉環(huán)系統(tǒng)。所有的限位開關(guān)、零位開關(guān)等電氣信號(hào)直接聯(lián)進(jìn)相應(yīng)的控制器做為控制信號(hào)。2臺(tái)伺服控制器利用內(nèi)部集成的PLC功能,通過I/O信號(hào)與控制面板相連(根據(jù)不同用戶的要求,也可使用RS422/485通訊的方式進(jìn)行相應(yīng)的連線)。由于本套設(shè)備相關(guān)參數(shù)不希看能夠由設(shè)備操縱者設(shè)定,因此控制面板上并沒有參數(shù)設(shè)定功能,取而代之的采用了可即時(shí)插拔式手操縱器的方式對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改(由相關(guān)技術(shù)職員進(jìn)行修改)。

圖2所示為單臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)鉆頭的工件加工過程,可視作“接近工件——慢速加工工件——回退”的循環(huán)加工動(dòng)作往復(fù)過程。

圖2

軟件設(shè)定的“互鎖”信號(hào)分為“鎖定對(duì)方”(輸出)信號(hào)和“響應(yīng)鎖定”(輸進(jìn))信號(hào),當(dāng)IMS控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)將鉆臺(tái)推進(jìn)至接近中心線的某位置時(shí)(軟件設(shè)定),控制器會(huì)向另外一臺(tái)控制器給出“鎖定對(duì)方”信號(hào)。對(duì)方控制器接受到“響應(yīng)鎖定”信號(hào)后,如正工作在區(qū)內(nèi),則正常運(yùn)行;如正在向前推進(jìn)并有可能發(fā)生打刀情況,則執(zhí)行“暫停”動(dòng)作使鉆臺(tái)停留在范圍內(nèi)直至“響應(yīng)鎖定”信號(hào)消失。發(fā)出“鎖定對(duì)方”信號(hào)的控制器在所控制的鉆臺(tái)回退至范圍后,將“鎖定對(duì)方”信號(hào)取消以便另外一側(cè)鉆臺(tái)的正常運(yùn)行。兩臺(tái)控制器本著“為主”的原則進(jìn)行互鎖動(dòng)作以加工時(shí)的輸出。

項(xiàng)目效果

a、IMS伺服控制器調(diào)速比為1:5000,遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)所要求的1:3000。經(jīng)過實(shí)用考核驗(yàn)證,滑臺(tái)在該調(diào)速比下能夠運(yùn)行,并滿足兩軸過孔加工數(shù)控鉆床的進(jìn)給要求。
b、由于IMS伺服控制器采用的是輸出轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的“解耦控制”,在電機(jī)基頻(50Hz)以下能夠3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)輸出。滿足滑臺(tái)機(jī)構(gòu)對(duì)于電機(jī)的低速大轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)輸出要求,以及在負(fù)載發(fā)生波動(dòng)時(shí)依然能夠進(jìn)給速率的穩(wěn)定與正常。
c、IMS伺服控制器位置控制范圍為4字節(jié)編碼器脈沖數(shù)。本套系統(tǒng)采用標(biāo)配的2500線編碼器,其位置控制范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過滑臺(tái)的實(shí)際工作范圍2m。經(jīng)過實(shí)測重復(fù)定位精度誤差為±0.002mm。滿足設(shè)備設(shè)計(jì)要求的定位誤差小于±0.005mm。
d、使用QMCL語言可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的靈活動(dòng)作控制,配合實(shí)際工作情況我們對(duì)滑臺(tái)動(dòng)作進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),在原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)步效率的基礎(chǔ)上又將工件加工時(shí)間縮短。采用原設(shè)計(jì)方案可實(shí)現(xiàn)4分鐘加工2件工件的要求。我們對(duì)滑臺(tái)動(dòng)作進(jìn)行優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)3分10秒加工2件工件。
e、時(shí)光IMS系列伺服控制器答應(yīng)輸進(jìn)電壓波動(dòng)范圍為±10%,在此范圍內(nèi)均可系統(tǒng)的運(yùn)行,滿足低電壓低轉(zhuǎn)速時(shí)大轉(zhuǎn)矩輸出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
f、解決原電液伺服系統(tǒng)存在的噪音、振動(dòng)、漏油以及安裝、維護(hù)和調(diào)試過程中存在的題目或缺陷。


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