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多擋位數(shù)控車床變頻主軸定位準(zhǔn)停功能改造

發(fā)布日期:2021-09-22 09:28:49  點(diǎn)擊次數(shù):6005

結(jié)合多擋位數(shù)控車床結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出了主軸定位準(zhǔn)停的控制方法。在原機(jī)床的基礎(chǔ)上,進(jìn)行電氣控制修改和PLC控制增加,修改變頻器參數(shù),使機(jī)床在不同擋位都可實(shí)現(xiàn)定位準(zhǔn)停。



01序言


在經(jīng)濟(jì)型普通數(shù)控車床中,應(yīng)用最廣的是高低兩擋數(shù)控車床。這種數(shù)控車床通過(guò)主軸箱進(jìn)行換擋變速,同時(shí)配有變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)主軸在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速,這樣既可以進(jìn)行高擋位的高速切削,又可以在低擋位進(jìn)行大轉(zhuǎn)矩切削。隨著日益復(fù)雜的工件加工要求和機(jī)器人上下料的普及,用戶希望這類車床可以實(shí)現(xiàn)主軸隨時(shí)定位準(zhǔn)確停止。但是由于主軸變頻器調(diào)速常為開(kāi)環(huán)控制,無(wú)法實(shí)現(xiàn)主軸在每個(gè)擋位上準(zhǔn)確定向停止。


當(dāng)前,普通數(shù)控車床配合機(jī)械手自動(dòng)化上下料加工比較多,尤其是遇到有位置加工要求的工件時(shí),手動(dòng)或點(diǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸至特定位置等操作都存在不足。而采用伺服主軸控制,機(jī)床的價(jià)格成本比較高,因此采用得比較少。為此,結(jié)合高低擋位數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出了一種變頻主軸定位停止的控制方法。該方法是在原機(jī)床的基礎(chǔ)上,不需要更換高擋變頻器和更昂貴的伺服系統(tǒng),進(jìn)行電氣控制修改和PLC控制增加,修改變頻器參數(shù),就可以使機(jī)床在不同擋位都可實(shí)現(xiàn)定位停止。


02控制模式改造

以經(jīng)濟(jì)型車床CLK6140D/2高低二擋數(shù)控車床為例,變頻器為E580系列矢量型通用變頻器。原機(jī)床的控制模式如圖1所示。

1.jpg

圖1所示的控制方式為開(kāi)環(huán)控制,數(shù)控系統(tǒng)將不同速度的指令轉(zhuǎn)化成不同大小的模擬電壓指令給變頻器,變頻器輸出不同的頻率使電動(dòng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)速度指令的旋轉(zhuǎn)。
為實(shí)現(xiàn)主軸定位停止,從電氣控制上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),增加通用型可編程控制器、PG卡及繼電器。改造后加入定位停止的控制模式,如圖2所示。

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在 圖 2 中,數(shù)控系統(tǒng)輸出高低擋定位信號(hào)(KA3、KA4閉合)給可編程控制器,經(jīng)過(guò)控制器內(nèi)部PLC處理,將各個(gè)參數(shù)信號(hào)賦予變頻器,變頻器控制電動(dòng)機(jī)停止。同時(shí),編碼器會(huì)將主軸停止位置反饋給變頻器,PG卡將位置反饋給數(shù)控系統(tǒng),形成閉環(huán)矢量控制方式??删幊炭刂破髯鳛橹虚g通信模塊,在變頻器與數(shù)控系統(tǒng)之間架起換擋、定位停止的橋梁,進(jìn)行變頻器內(nèi)部參數(shù)的改變,無(wú)需進(jìn)行大量的PLC程序設(shè)計(jì)。


03電氣控制原理


變頻器增加定位停止的電氣原理如圖3所示。斷路器Q F控制變頻器及電動(dòng)機(jī)電源,數(shù)控系統(tǒng)輸出的主軸轉(zhuǎn)速模擬量信號(hào)SVC、AGND接入變頻器A11、GND端子,通過(guò)改變變頻器頻率,主軸電動(dòng)機(jī)以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)中的PLC程序控制繼電器KA1、KA2的線圈接通,使主軸正、反轉(zhuǎn)。變頻器發(fā)生故障,TA、TB端子輸出報(bào)警。為使主軸定位停止,增加KA3、KA4兩個(gè)繼電器控制高低擋的定位。

3.jpg

圖3中KA1、KA2常開(kāi)點(diǎn)分別控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn),KA3為擋位切換控制,KA4為主軸定位停止控制。該控制電路默認(rèn)為在高擋加工時(shí)進(jìn)行定位停止,當(dāng)需切換為低擋進(jìn)行定位時(shí),繼電器KA3常開(kāi)點(diǎn)閉合。無(wú)論在哪個(gè)擋位都需執(zhí)行定位停止指令M26,數(shù)控系統(tǒng)輸出信號(hào),KA4常開(kāi)點(diǎn)閉合,執(zhí)行定位停止取消指令M27,KA4斷開(kāi)。


04PLC改造

具體操作如下。機(jī)床在高擋執(zhí)行M42加工時(shí),程序中輸入M26定位停止指令,數(shù)控系統(tǒng)PLC輸出,KA4常開(kāi)點(diǎn)閉合,可編程控制器與變頻器通信,主軸執(zhí)行定位停止。當(dāng)機(jī)床在低擋執(zhí)行M41加工時(shí),數(shù)控系統(tǒng)PLC輸出,KA3、KA4常開(kāi)點(diǎn)閉合,可編程控制器與變頻器通信,主軸執(zhí)行定位停止。980TDc系統(tǒng)PLC程序截取部分程序如圖4所示,其中Y3.3控制KA3線圈,低擋選擇時(shí)執(zhí)行;Y0.7控制KA4線圈,執(zhí)行M26定向選擇、M27定向取消。

4.jpg

結(jié)束語(yǔ)


該控制方法適用于車床變頻主軸的定位停止功能改造,在滿足加工要求的基礎(chǔ)上,無(wú)需淘汰原機(jī)床,也無(wú)需做大型改造,即可降低企業(yè)的改造成本。多擋位數(shù)控車床變頻主軸定位準(zhǔn)停功能的改造,不僅使機(jī)床在不同擋位都可實(shí)現(xiàn)定位準(zhǔn)停,而且可供廣大機(jī)械加工企業(yè)參考使用。

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