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數(shù)控平旋盤(pán)自動(dòng)更換數(shù)控軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

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關(guān)鍵詞:數(shù)控平旋數(shù)控軟件

      平旋盤(pán)作為一種重要的功能部件,廣泛應(yīng)用于能源、交通、重型等機(jī)械行業(yè),是加工箱體類工件的關(guān)鍵設(shè)備口銑鎖類機(jī)床配備附件平旋盤(pán)后,可以實(shí)現(xiàn)車(chē)銑復(fù)合功能,增加鍵削大直徑孔、平面,車(chē)削外圓、端面、切槽等功能,一次可完成銑、膛、車(chē)等多工序加工,擴(kuò)大機(jī)床加工工藝范圍,大大提高加工效率。

    1 平旋盤(pán)

      圖1所示為可卸式電動(dòng)數(shù)控平旋盤(pán)的結(jié)構(gòu),底座通過(guò)鎖緊油缸固定在滑枕上,由主軸帶動(dòng)平旋盤(pán)回轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)口滑塊是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)控軸,由獨(dú)立的伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置控制實(shí)現(xiàn)徑向移動(dòng)口通過(guò)數(shù)控信號(hào)的控制,可實(shí)現(xiàn)W軸(猾枕或主軸箱移動(dòng))與U軸猾板徑向運(yùn)動(dòng))的聯(lián)動(dòng),從而可以加工復(fù)雜的型面口數(shù)控平旋盤(pán)的傳動(dòng)比有兩種類型:

     

      (1)主軸與平旋盤(pán)的傳動(dòng)比為1: 1,此時(shí)平旋盤(pán)的位置與主軸位置是同步的,可以在數(shù)控機(jī)床上通過(guò)NC與PLC的協(xié)作一鍵啟動(dòng),實(shí)現(xiàn)安全可靠地自動(dòng)更換。

      (2)主軸與平旋盤(pán)的傳動(dòng)比非1:1,典型傳動(dòng)比為13:38,此時(shí)主軸與平旋盤(pán)位置是不同步的,數(shù)控系統(tǒng)無(wú)法確定平旋盤(pán)相對(duì)于主軸的旋轉(zhuǎn)位置。因此,平旋盤(pán)只能進(jìn)行手動(dòng)更換,為保證操作的安全性,不僅需要人工使用百分表或千分表找正平旋盤(pán)0°位置,而且還要采用數(shù)控系統(tǒng)手動(dòng)功能旋轉(zhuǎn)平旋盤(pán)1至13圈才能最終找到需要的位置(主軸0°)。這種人工手動(dòng)控制方式,需要多人配合,耗時(shí)長(zhǎng),勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低,極容易出錯(cuò)。

      本文針對(duì)數(shù)控平旋盤(pán)非1:1傳動(dòng)手動(dòng)更換弊端,從平旋盤(pán)的結(jié)構(gòu)和更換要求入手,以Simens840 D數(shù)控系統(tǒng)為例,深入分析數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床軸的控制過(guò)程,提出采用第二傳動(dòng)比解決平旋盤(pán)速度同步問(wèn)題。提出采用無(wú)實(shí)際驅(qū)動(dòng)器控制的模擬軸,實(shí)現(xiàn)平旋盤(pán)實(shí)際位置的保持記憶,解決平旋盤(pán)自動(dòng)交換的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)編制NC宏程序,實(shí)現(xiàn)數(shù)控平旋盤(pán)的一鍵自動(dòng)更換的開(kāi)發(fā)。

    2 自動(dòng)更換控制原理

      2.1 編程同步

      工件加工程序編制通常以主軸轉(zhuǎn)速為依據(jù),安裝平旋盤(pán)以后,由于13:38傳動(dòng)比的存在,刀具的轉(zhuǎn)速將發(fā)生改變。此時(shí),數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)側(cè)編碼器可以對(duì)主軸速度進(jìn)行半閉環(huán)控制,卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)平旋盤(pán)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,使得主軸轉(zhuǎn)速與平旋盤(pán)的轉(zhuǎn)速不同步。

      解決編程同步的問(wèn)題,可以在編制工件加工程序中考慮平旋盤(pán)的傳動(dòng)比,這樣不僅會(huì)增加編程工作量,使得程序更加繁瑣,且不具有通用性口因此,文中提出采用第二傳動(dòng)比解決平旋盤(pán)速度同步問(wèn)題。圖2所示為平旋盤(pán)的控制框圖,電動(dòng)機(jī)通過(guò)主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)平旋盤(pán)實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)。將平旋盤(pán)傳動(dòng)比附加到第一傳動(dòng)比或設(shè)置在第二傳動(dòng)比中實(shí)現(xiàn)速度同步問(wèn)題,由于第一傳動(dòng)比為系統(tǒng)復(fù)位生效,復(fù)位后還需要機(jī)床各坐標(biāo)軸重新回參考點(diǎn),操作繁瑣且增加了輔助時(shí)間。而第二傳動(dòng)比可以通過(guò)編程指令更改即可生效,所以將第二傳動(dòng)比設(shè)置為主軸/平旋盤(pán)傳動(dòng)比,使平旋盤(pán)傳動(dòng)比參與到速度控制環(huán),實(shí)現(xiàn)主軸編程轉(zhuǎn)速與平旋盤(pán)實(shí)際轉(zhuǎn)速相同。

      2.2 平旋盤(pán)位置實(shí)時(shí)記憶

      編程同步可以實(shí)現(xiàn)速度同步,但無(wú)法實(shí)現(xiàn)位置同步。對(duì)于平旋盤(pán),主軸側(cè)編碼器可以實(shí)現(xiàn)間接位置反饋,由于該編碼器為增量型,不具有位置保持記憶的功能,當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)或主軸重新回參考點(diǎn)后,如表1所示,如當(dāng)主軸位于0°位置時(shí),對(duì)應(yīng)平旋盤(pán)0°、120°.240°這3個(gè)角度位置,此時(shí),系統(tǒng)識(shí)別角度與平旋盤(pán)實(shí)際角度不致,不能實(shí)現(xiàn)平旋盤(pán)顯示位置與實(shí)際位置同步,無(wú)法滿足自動(dòng)更換的要求。

    為有效解決這一問(wèn)題,提出采用無(wú)實(shí)際驅(qū)動(dòng)器控制的模擬軸,實(shí)現(xiàn)平旋盤(pán)實(shí)際位置的保持記憶,解決平旋盤(pán)自動(dòng)交換的關(guān)鍵技術(shù)口系統(tǒng)控制環(huán)配置結(jié)構(gòu)如圖3所示,通常系統(tǒng)控制的數(shù)控軸給定值類型為標(biāo)準(zhǔn),具有實(shí)際的驅(qū)動(dòng)器,與反饋裝置形成閉環(huán)控制口為了實(shí)現(xiàn)平旋盤(pán)實(shí)際位置的保持記憶,突破傳統(tǒng)的使用方法,在原有控制基礎(chǔ)上,采用無(wú)實(shí)際驅(qū)動(dòng)器控制的平旋盤(pán)模擬軸解決其自動(dòng)交換難題。采用平旋盤(pán)模擬軸,反饋元件為主軸側(cè)編碼器,通過(guò)第二傳動(dòng)比及跟隨功能,實(shí)現(xiàn)平旋盤(pán)位置的實(shí)時(shí)反饋;其編碼器的參考模式采用絕對(duì)類型,實(shí)現(xiàn)平旋盤(pán)位置的保持記憶功能口通過(guò)編制宏程序使平旋盤(pán)定位到初始位置住軸與平旋盤(pán)均在0°位置),滿足平旋盤(pán)自動(dòng)更換需求。

    3 自動(dòng)更換數(shù)控軟件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

      數(shù)控平旋盤(pán)自動(dòng)更換需要NC、PLC及操作者三方協(xié)作共同完成。為實(shí)現(xiàn)平旋盤(pán)快捷、方便的自動(dòng)更換,將平旋盤(pán)裝載子程序及卸載子程序集成到附件頭自動(dòng)交換程序中,當(dāng)主軸及平旋盤(pán)的實(shí)際參數(shù)與系統(tǒng)匹配后,只需執(zhí)行PXP_LOARD指令、即可進(jìn)行平旋盤(pán)的自動(dòng)安裝,執(zhí)行PXP_ UNLORD指令進(jìn)行平旋盤(pán)自動(dòng)卸載。

      3.1 模擬軸的實(shí)現(xiàn)

      無(wú)實(shí)際驅(qū)動(dòng)器的平旋盤(pán)模擬軸,可保證機(jī)床任意情況下實(shí)時(shí)記錄平旋盤(pán)位置。以第10軸作為平旋盤(pán)模擬軸Q為例,匹配參數(shù)如下:

      3.2 模擬軸跟隨功能

      采用模擬軸,通常會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)給定值與反饋值不一致,從而導(dǎo)致系統(tǒng)報(bào)警,機(jī)床不能正常運(yùn)行。通過(guò)PLC編制相應(yīng)的程序,實(shí)現(xiàn)模擬軸的跟隨功能,可以有效防止該現(xiàn)象的發(fā)生。

      3.3 平旋盤(pán)自動(dòng)更換數(shù)控軟件開(kāi)發(fā)

      以速度同步和位置同步為基礎(chǔ),通過(guò)一鍵自動(dòng)裝、卸載平旋盤(pán),實(shí)現(xiàn)平旋盤(pán)自動(dòng)交換數(shù)控軟件的開(kāi)發(fā)口以傳動(dòng)比為13;38的平旋盤(pán)為例,平旋盤(pán)為10軸,軸名為Q;主軸為11軸,軸名為C。

    4 結(jié)語(yǔ)

      平旋盤(pán)自動(dòng)更換數(shù)控軟件的開(kāi)發(fā),適用于具有任意傳動(dòng)比平旋盤(pán),尤其對(duì)于非1: 1傳動(dòng)比的平旋盤(pán),能夠保證工件加工程序的通用性,避免二次編程的繁瑣。

      平旋盤(pán)的控制變得相對(duì)簡(jiǎn)單??s短了NC , PLC換頭程序的調(diào)試周期,對(duì)于平旋盤(pán)的更換,只需在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝入兩個(gè)子程序,通過(guò)一鍵即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換口

      目前,該數(shù)控軟件已經(jīng)成功應(yīng)用simens840D數(shù)控系統(tǒng)的大型落地銑鑊數(shù)控機(jī)床上,取得良好的運(yùn)行效果,節(jié)約了輔助時(shí)間,提高了機(jī)床加工效率。

    (審核編輯: 智匯胡妮)

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