1連桿鉆鉸螺紋孔數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介

連桿鉆鉸螺紋孔機(jī)床（以下簡(jiǎn)稱機(jī)床）是采用德國(guó)西門子SINUMERIK802Dsl控制機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是天津夏利生產(chǎn)線上的一臺(tái)加工曲軸連桿的數(shù)控機(jī)床。根據(jù)此控制系統(tǒng)特點(diǎn)，zui多可以對(duì)6根軸進(jìn)行數(shù)字化控制。這6根軸可以zui多配置為5個(gè)NC軸和1個(gè)PLC軸。5個(gè)NC軸中zui多可配置2個(gè)軸為主軸。根據(jù)該機(jī)床的加工和節(jié)拍要求，需要1個(gè)卡具伺服軸和4個(gè)伺服進(jìn)給軸，再加上4根主軸。明顯的，NC配置4個(gè)主軸是不可能的，而且主軸都是要求在高速旋轉(zhuǎn)下運(yùn)行，于是將4根主軸均設(shè)計(jì)成變頻主軸，只要求單方向旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)）。床身上的坐標(biāo)單元可實(shí)現(xiàn)X、Z1、Z2、Z3、Z4軸5個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，其中x軸為卡具軸，Z1軸帶主軸SP1，Z2軸帶主軸SP2，Z3軸帶主軸SP3，Z4軸帶主軸SP4。SPl、SP2分別由1臺(tái)變頻器帶1臺(tái)變頻電動(dòng)機(jī)控制，SP3、SP4分別由1臺(tái)變頻器帶兩臺(tái)變頻電動(dòng)機(jī)控制，它們與系統(tǒng)的連接參看圖1。

2主軸變頻控制的基本原理

由異步電動(dòng)機(jī)理論可知，主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：

其中：p為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源的頻率；n為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。從上式可看出，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。而對(duì)于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0~400Hz甚至更高頻率之間任意調(diào)節(jié)。

锪孔主軸電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YVPl32S1-50-A，功率為5.5kW，其對(duì)應(yīng)的變頻器型號(hào)為CIMR—G7A451B，功率為5.5kW。鉆孔主軸電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YVPl12M一50-A，功率為4kW，臺(tái)份為2臺(tái)，用一臺(tái)變頻器來(lái)控制，因此變頻器的頻率應(yīng)大于兩臺(tái)變頻電動(dòng)機(jī)的頻率之和，即對(duì)應(yīng)的變頻器型號(hào)為CIMR—G7A4011，功率為11kW。同理，鉸孔主軸電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YVPll2M一50-A，功率為4kW，臺(tái)份為2臺(tái)，對(duì)應(yīng)的變頻器型號(hào)為CIMR—G7A401l，功率為11kW。各主軸要求轉(zhuǎn)速有所不同，因此可以通過(guò)輸入變頻器的頻率來(lái)控制主軸的轉(zhuǎn)速。

3模擬主軸的控制

對(duì)于SINUMERIK802Dsl可以利用MCPA模塊產(chǎn)生模擬給定信號(hào)直接連接模擬主軸。首先，MCPA提供的模擬電壓是直接供給變頻器的，而轉(zhuǎn)速指令則分別由繼電器KA20、KA21、KA22、KA23的通斷來(lái)控制，即KA20閉合，模擬電壓一給，則SPl軸以正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，依此類推，具體見(jiàn)圖2的PLC程序。此程序只給出SPI軸，其他主軸同理。

變頻器與數(shù)控裝置的通常包括：（1）數(shù)控裝置到變頻器的正反轉(zhuǎn)信號(hào)；（2）數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號(hào)；（3）變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號(hào)。因此所有關(guān)于對(duì)變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板上進(jìn)行編程和顯示。當(dāng)選定了哪根主軸旋轉(zhuǎn)，只要按下操作面板上的主軸正轉(zhuǎn)按鈕，即模擬電壓給定了，該主軸就按照點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速開(kāi)始正轉(zhuǎn)。

4安川變頻器參數(shù)的設(shè)置

4.1自學(xué)習(xí)參數(shù)

T1-01=0→旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)；T1—02→電動(dòng)機(jī)額定輸出功率；T1-03→電動(dòng)機(jī)額定電壓；T1-04→電動(dòng)機(jī)額定電流；T1-05→50電動(dòng)機(jī)基頻；T1-06→電動(dòng)機(jī)極數(shù)；T1-07→電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。

4.2基本參數(shù)

A1-01=2參數(shù)存取級(jí)別；A1-02=2開(kāi)環(huán)控制模式；b1-01=頻率指令；b1-02=1運(yùn)行指令；b1-03=0停止方法；C1-01=10加速時(shí)間；C1-02=10減速時(shí)間；E1-01=380輸入電壓；E1-04=173zui高頻率；E1-05=380zui大電壓；E1-06=33基頻；E1-13=380基電壓；E2-01=22．6電動(dòng)機(jī)額定電流；E2-11=ll電動(dòng)機(jī)額定功率；L1-01=1電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能選擇；L3-04=0減速中防止失速。

4.3特殊功能參數(shù)

L6-01=1；L6-02=100％過(guò)力矩；L6-03=0.1；L6-04=1。

參數(shù)設(shè)定的情況下，主軸力矩達(dá)到極限值時(shí)，變頻器主軸過(guò)力矩的輸出信號(hào)會(huì)送給系統(tǒng)，此時(shí)，在PLC中將此信號(hào)給置位輸出，再由此輸出給對(duì)應(yīng)的伺服軸進(jìn)給保持，可復(fù)位消除，然后調(diào)整。H1—01→端子S3功能（外部故障）；H1—02→端子S4功能（故障復(fù)位）。

變頻器中的一些特殊參數(shù)和輸出端子，能很好地保護(hù)機(jī)床，使得機(jī)床的安全性能有較大的提高，因此這些參數(shù)的設(shè)定、端子的連接以及它們?cè)赑LC中的編制是非常必要的。PLC程序見(jiàn)圖3。

5結(jié)語(yǔ)

該機(jī)床使用變頻主軸后，大大降低了產(chǎn)品成本，并且提高了機(jī)床加工的安全性能，在保證工件良好加工精度的同時(shí)，也提高了生產(chǎn)效率。