龍門(mén)銑床的數控改造

湖南有色金屬第28卷第5期58HUNAN NONFERROUS METALS2012年10月·機械設備龍門(mén)銑床的數控改造朱亮1,熊超美],王杰2(.湖北省地質(zhì)勘察裝備中心,湖北武漢43034;2.中國地質(zhì)大學(xué),湖北武漢430074)摘要:主要針對龍門(mén)銑床數控改造的數控系統和電氣系統進(jìn)行研究與改進(jìn)。通過(guò)對龍門(mén)機床進(jìn)行總體結構的研究,對比出數控龍門(mén)銚床的優(yōu)越性,做初步收造計劃并對數控系統和伺服系統進(jìn)行選擇。選擇數控系統H800作為龍門(mén)銑床的控制核心,并對其進(jìn)行研究。最后進(jìn)行電氣系統的改造,給出龍門(mén)銑床電氣系統的具體改造和接線(xiàn)方法,包括重要部分的電氣連接,數控銑床弱電強電的接口電路設計關(guān)鍵詞:龍門(mén)銑床;效控改造;電氣系統中圖分類(lèi)號:TH83.3文獻標識碼:A文章編號:1003-5540(2012)05-0058-03數控龍門(mén)銑床長(cháng)時(shí)間工作后,設備、電器控制元黑色金屬或有色金屬零件的水平平面、垂直平面斜件會(huì )老化,整體可靠性下降,出現故障頻率増加,機面溝槽、凹槽的銑削以及孔類(lèi)的鏜擴加工的銑削等械傳動(dòng)偏差加大,造成加工精度不高,速度減慢,單功能。軸控制,電路復雜,操作繁瑣,性能不穩定,且效率低龍門(mén)銑床的主要結構性能:機床的主要構件床下。為解決上述問(wèn)題,也為了適應現代制造工業(yè)發(fā)身、工作臺、橫梁、左右立柱、連接梁、龍門(mén)頂均為優(yōu)展,合理利用資源,針對龍門(mén)銑床的結構特點(diǎn),對其質(zhì)高合金耐磨鑄鐵鑄造,經(jīng)特殊工藝加工,徹底消除進(jìn)行改造。機件負應力,保持機件性能穩定。床身、工作臺導軌1龍門(mén)銑床的總體結構采用靜壓卸荷和耐磨涂層技術(shù),確保低速平穩性和精度保持性,負載、摩損、精度等均能滿(mǎn)足工作要求。龍門(mén)銑床整體結構示意圖如圖Ⅰ所示。2龍門(mén)銑床數控裝置和伺服系統的頂梁選擇垂直主軸銑頭橫粱數控裝置在此處選用的是H800數控系統,系統采用 WindOwNt/2000操作系統及PA實(shí)時(shí)內核水平士觸銑頭工作、心( Real time kernel),軟件數控( Soft cno)技術(shù)的應用及開(kāi)放式CNC架構,使用戶(hù)可以靈活地組態(tài)CNC功能模塊,適用領(lǐng)域寬,廣泛應用于數控銑床、數控車(chē)床、加工中心、車(chē)銑中心、數控磨床、龍門(mén)式柷床激光切割機、激光焊接機、數控沖床、高壓水射流切圖1龍門(mén)銑床示意圖割機、木工機械等加工設備。龍門(mén)銑床的結構特點(diǎn):主機猜構為工作臺移動(dòng)伺服系統主要分為三類(lèi):(1)開(kāi)環(huán)控制系統;(2)橫梁沿左右立柱上下移動(dòng),加工范圍長(cháng)200m、閉環(huán)控制系統;(3)半閉環(huán)控制系統。半閉環(huán)控制系寬900m、高700m,適用于各種機械上的大中型統兼具開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制的特點(diǎn),應用廣泛,故伺服控制系統選擇半閉環(huán)控制系統,如圖2所示。作者簡(jiǎn)介:朱亮(1963-),男,L程碩士,工程師,主要從事機械L程和機電一體化的研究工作。THcN MI萬(wàn)方被托第5期朱亮,等:龍門(mén)銑床的數控改造將附件板安裝在強電柜內,將控制線(xiàn)分別接到工作臺機床電氣的受控點(diǎn),如圖4所示。計算機L「控制仁伺服控制裝置電路「電動(dòng)機KM2M主軸轉速速度檢測裝置SB2 KA3KM區M2|主軸轉角檢測元件反轉圖2半閉環(huán)控制系統區M圖切湖KA4半閉環(huán)控制方式應用的伺服電機有直流伺服電機和交流伺服電機兩種,交流伺服電機轉子慣量較s82直流電機小,使得動(dòng)態(tài)響應好。另外在同樣體積下主軸KMT交流電機的輸出功率可比直流電機高10%~70%,KA3而且容量可以比直流電機造得大,達到更高的電壓主軸電對相和轉速。故本設計中均采用交流電機作為半閉環(huán)控圖4銑床電氣改造原理圖制系統的伺服電機。1.坐標軸的驅動(dòng)用隨機電纜將各軸步進(jìn)電動(dòng)3電氣系統的改造機與系統驅動(dòng)柜相應插座相連,即可實(shí)現坐標軸的電氣系統的改造是將原龍門(mén)銑床的電氣系統改驅動(dòng)控制。造為電氣系統與數控系統連接,并受數控系統控制的2.主軸起/停和正/反轉、切削液的開(kāi)/關(guān)均通過(guò)電路。在對原有機床的電氣系統改造時(shí),要將主軸控系統控制KA1~KA四個(gè)繼電器的吸合斷開(kāi),從制、數控裝置、驅動(dòng)裝置及電動(dòng)機接人電氣系統。而使機床中相應的交流接觸器吸合/傷開(kāi)來(lái)實(shí)現。對機床電氣進(jìn)行改造,須拆除原機床工作臺進(jìn)3.緊急停機開(kāi)關(guān)SB5,系統用三個(gè)SQ4到SQ6給電動(dòng)機及其相應強電線(xiàn)路。作為機床個(gè)坐標軸的原點(diǎn)檢測器件,坐標軸的限位為實(shí)現機床的主軸起停和正反轉、切液的將系統的信號線(xiàn)接到三個(gè)行程開(kāi)關(guān)SQ1到SQ3上開(kāi)關(guān)、緊急停機、機床原點(diǎn)的設置、各坐標軸的限位即實(shí)現對各坐標軸的運動(dòng)限位。等功能銑床數控系統提供有由KA~KA4四個(gè)繼4電氣控制系統與其他部件的連接電器和接線(xiàn)端子排構成的附件板,通過(guò)電纜與系統控制箱相連,接受系統的控制。系統計算機的輸入4.1在數控銑床中與弱電部分的連接輸出信號圖如圖3所示。在數控銑床中與電氣控制系統相連的弱電部分是數控裝置和PIC可編程控制器。在與這兩個(gè)部原點(diǎn)限位點(diǎn)/2軸區2軸/DCT緊急停機X位X軸Y輞限位點(diǎn)24V件的連接中,可以通過(guò)數控系統說(shuō)明書(shū)和PLC可編程控制器的輸入/輸出接口設計完成。4.2強電的接口電路設計在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,控制對象大部分都是強電。SB5[ E$ sar在微機控制系統中,接丨電路是硬件開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵不僅要求接口電路的功能控制,還要實(shí)現強電設備與弱電微機隔離,并輸出較大的電流用以驅動(dòng)電動(dòng)CNC INCNC OUT機。目前,現有的控制轉換電路主要由隔離脈沖變壓器和功放管等器件組成。由于隔離脈沖變壓器可A【A區A3cKA4靠性差,而功放管輸出的電流又相對較小(≤1A),都不是理想的選擇。本設計中強電的控制接口電路DC「主軺主軸主軸X軸}Y軸z軸24轉速反正倍4肖視電動(dòng)機電動(dòng)機電動(dòng)機采用光電耦合器和驅動(dòng)放大器給以驅動(dòng)。它不僅滿(mǎn)圖3銑床數控化孜造電氣原理圖足了隔離效果,而其驅動(dòng)電流較大(達到2A),并具有線(xiàn)路簡(jiǎn)潔、性能良好、成本低及可靠性高等特點(diǎn)。TH:棵萬(wàn)方被托60湖南有色金屬第28卷電路結構如圖5所示。作臺、橫梁移動(dòng)準確,位移精度由改造前的2mm提高到改造后的0.5mm,加工切削精度由改造前的總光驅輔電回動(dòng)助0.1mm提高到改造后的0.01mm,達到數控銑床的C線(xiàn)主驅合大觸觸交流電動(dòng)要求,實(shí)現數控機床的功能。接光電耦合器器機參考文獻[!]王愛(ài)玲,白恩遠.現代數控機床[M].北京:國防工業(yè)出版社,圖5接口電路系統圖20032]羅永順.機床數控化改造技術(shù)LM].北京:機械工業(yè)出版社20075結語(yǔ)3]余英良.機床數控改造設計與實(shí)例[M.北京:機械業(yè)出版數控系統選擇的是Hi800高性能數控系統并配社,198[4〕臼恩遠,王俊元,孫愛(ài)國.現代數控機床伺服及檢測技術(shù)[M以合適的電氣系統電路,使改造后的機床能達到強北京:國防工業(yè)出版社,2002切削力高精度、高穩定性的機床數控化要求,改造s林宋,現代數控機宋[M.北京化學(xué)工業(yè)出版社,200成本適中,改造后機床的性能得到很大改善,數控系6]rla, James g.(EDT), Design ior Manufacturability Handbook統提高了機床運行的穩定性,伺服電機的應用使工L M. New York: McGraw-Hill, 2005收稿日期:2012-07-29Gantry Milling Machine of Numerical Control TransformationZHU Liang, xIONG Chao-mei, WANG Jie(1. Hubei Geological Prospecting Equip ment Center, Wuhan 430034, China2. China University of Geosciences, Wuhan 430074, chinaAbstract The CNC System and electrical System transformation of gantry milling machine were researched andimproved Contrast to the superiority of the CNC milling machine, through the study of the overall structure of thegantry machine, it did reconstruction plans and CNC system and servo system selection. Seleet the Nc systemHi800 gantry milling machine as the core of the control, and research it. finally, the transformation of the electricalsystem, the gantry milling machine specific transformation of the electrical system and wiring methods were given, including an important part of the electrical connection, CNC milling weak, strong electrical interface circuit designKey words: gantry milling machine; numerical control transformation; electrical system(上接第42頁(yè))Abstract: A new method to prepare zirconium basic carbonate(ZBC)is described. The precursors of ZBC. were synthesized by solid state reacIon of ZrOCk28H20 to Na2 CO3. The effect of grinding, pH value for adding acid oncrystal and impurity were also investigatted. The result showed that the ZBC was of high purity, reactivity andeven distributionKey words: zirconium basic carbonate; sodium zirconium carbonate; solid-state synthesisTHcN MI萬(wàn)方被托