基於開放式數控係統的CKJ6136A車（chē）床改造-數控機床市場網

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基於開放式數控係統的CKJ6136A車床改造

2017-1-3 來源：廣州番禺職業（yè）技術學（xué）院機電學院作者：竇凱朱洪雷（léi）鍾飛龍廖傳輝曹甜學（xué）侯文峰

摘要：在分析數控車床改造要求的基礎上，描述（shù）了伺服電機的選擇、參考點的設定與調整、進給（gěi）傳動（dòng）鏈誤差補償的方法以及變頻調速器、數控係統參數的設置，改造後車床的加工精度滿（mǎn）足生產要求。

關鍵詞：車（chē）床；開放（fàng）式（shì）數控係（xì）統；數控裝（zhuāng）置參數

1. CKJ6136A簡介及（jí）改造要求

CKJ6136A數控車床是一台簡易型數控車床，配置某公（gōng）司早期的GSK928數控係統，X 軸（zhóu）、Z 軸采用步進電機（jī）驅動，主傳動采用異步電機、齒輪變（biàn）速。由於機床原數控係統頻出故障且為已（yǐ）淘汰產品（pǐn），無（wú）法維修，但該（gāi）機床導軌、絲杠（gàng）、主軸等精度保持較好，因此具有改造價值（zhí）。為適應（yīng）加工時（shí）能選擇更加合理的切削用量（liàng），從而獲得最佳的生產率、加工精度和表麵質（zhì）量的加工要求（qiú），主傳動要能實現無級變速且具有較寬的調速範圍。為保證加（jiā）工精度和增加伺服驅（qū）動能力，X 軸、Z 軸采（cǎi）用交流伺服電機驅動，數控（kòng）係統選用（yòng）HNC-21TD開放式數控係（xì）統。

2.電機的選擇與安裝

2.1 主軸電機

主電機的（de）選（xuǎn）擇（zé）采取類比法，經過與同類型數控車床的床身上（shàng）最大回轉直徑（jìng）、主軸轉速範圍、主電機功率等技術參數比較，結合主傳動係統的基本（běn）要（yào）求，選擇（zé）GM710三相交流伺（sì）服（fú）變頻電（diàn）機為主軸電機。GM710電機功率為5.5 kW，額定轉速為2500 r/min。該電機結構（gòu）緊湊，體積（jī）小（xiǎo），重量輕，功率密度高；電磁振動小，旋轉精度高，恒轉矩及恒功率調速範圍寬；轉子慣性小，響應速度快；氣隙均（jun1）勻，平衡精度高，轉矩脈動小；性價比高.

2.2 進給伺服電機

X 軸與（yǔ）Z 軸進（jìn）給電機的選擇采用類比和校（xiào）核計算（suàn）相結合的方法，即經過與同類型數控車床的X 軸、Z 軸快速進給速度、最小輸入單位（wèi）、重複定位（wèi）精度、快（kuài）速空載轉矩、切削力矩、快速進給力（lì）矩、轉動慣量等技（jì）術參數比較，初步確定交流伺（sì）服電機型號，而後進行轉矩校核計算和轉動慣量匹配性（xìng）校核計算，滿足要求即可。

下述（shù）為（wéi）X 軸電機選擇流程，用類（lèi）比法參照同類型數控車床初步選用GK6061交流伺服電機作為X 軸驅動電機（同理，Z 軸選用GK6062交流永（yǒng）磁伺服電機）。

2.2.1 切削力及絲（sī）杠的進給（gěi）牽引力計算

依據（jù）主傳動功率計算法，主切削力（lì）為[2]：

車刀受到的車削抗力由拖板傳遞到（dào）導軌上，與進給絲杠的牽引力相平衡。對於綜合型導軌，絲（sī）杠的進給（gěi）牽引力為（wéi）：

2.2.2 轉動慣量匹配校核

拖板及絲杠（gàng）等折算到電機軸的等效轉動慣（guàn）量為：

2.2.4 電機的安裝

更換主軸電機與進給伺服電機後，新電機與機床原（yuán）有電機的（de）安裝尺寸不同，因此均采（cǎi）用過渡連接（jiē）板的方式來（lái）實現電機的固定（dìng）。

2.3 主軸脈衝發生器的安裝

脈衝發生器安裝在床頭箱（xiāng）的（de）後端（duān），並通過一對傳動比為（wéi）1∶1的齒輪與（yǔ）主（zhǔ）軸相聯，工作時，脈衝（chōng）發生器與主軸同步旋轉（zhuǎn），數控（kòng）裝置控（kòng）製（zhì）進給伺服電機準確地配合主軸（zhóu）的旋轉而（ér）產生（shēng）進給（gěi）運動。從而保證主軸每轉（zhuǎn）1轉，螺紋車刀移動（dòng）1個導程，同時還保證每次走刀都在工（gōng）件（jiàn）的（de）同一點切入，使螺紋不（bú）亂扣。

3. 控製係統的參數設置

3.1 主軸變頻裝置（zhì）

選用日立SJ300 變頻器，多數參數保留默認值，部分參數根（gēn）據需求進行設置。主要參數設置如表1所示。

表1 變頻器參數設置表

3.2 數控裝置

HNC-21TD數（shù）控裝置通電後（hòu）經自檢進入（rù）主控界麵，為保證改造後的數控機床能正常運行，必須進行參數優化。進入係統參數設置菜單（dān），對照硬件檢查係統參數（shù）是否正確，同時按表2所示數據核查設置參數[1]。

表2 HNC-21TD參數設置表

3.3 PLC參數

在PLC 程序（xù）中機（jī）床輸入的開關量信號定義為X，即各（gè）接口中的I 信號；輸出到機床的開關量信（xìn）號定義為Y，即各接口中（zhōng）的O 信號（hào）。將各（gè）個接口HNC-21 本（běn）地遠程I/O 端子板中的I/O（輸入/輸出）開關量分別定義為係統程序中的X 、Y 變量，需要（yào）通過設置硬件配置參（cān）數和PMC 係統參數來實現，主要參數如表3所示。

表3 PLC參數設置表

4. 機電聯調

4.1 參考點（diǎn）的設定與調整

隨（suí）滑板（bǎn）一起運動（dòng）的減速擋塊（kuài）釋放參考點開關觸頭使其由通轉為斷，機床滑板減速並以設定的速度繼續移動（dòng），減速可使參（cān）考點停留位置準確（què）。采用脈衝編（biān）碼（mǎ）器上的格（gé）柵信號來確定參考點，當減（jiǎn）速擋塊釋放參考點開關觸頭使其觸點狀態由斷再轉為通後，數控係統將等待碼盤（pán）上的第1個格柵信號，該信號一出現（xiàn），滑板（bǎn）立刻停止（zhǐ）運動，此時的位置是電氣原點。數控裝置會（huì）記憶該點，調整時一般難於做到（dào）電氣（qì）原點與機床參考（kǎo）點位置完（wán）全一致（zhì），會存有一定誤差，實際調整中是通（tōng）過測量這一誤差值，采取對參考點（diǎn）補償的（de）方法進（jìn）行校正。

即滑板到達電氣原點後會再移（yí）動一個補償量，從（cóng）而準確到達機械參考點。數控係統啟動後進入主界（jiè）麵，按主菜單F1（參數索引）鍵→選擇F3（坐標軸參數）→選擇軸2（Z 軸）→選擇“參考點開（kāi）關偏差”，輸入參（cān）考點補償量即可。

4.2 進給傳（chuán）動誤差補償

機床長期使用後，進給傳動鏈運動（dòng）部件會磨損並存在一定間隙，為恢複其加工精度，需進（jìn）行間隙補償（cháng），即對數控（kòng）裝置內的補償參數（Z 向參數地址、X 向參（cān）數地址）進行重新設（shè）定。補償量的具體測量方法（fǎ）是：使刀架從停留位置向-Z 方向快速移動50 mm，將百分表（biǎo）觸頭對準滑板（bǎn）的+Z側，適當壓緊觸頭並調整表針對零；讓刀架從當前停（tíng）留（liú）位置再向-Z方向快（kuài）速移動50 mm，刀架停穩後使其從停留位置向+Z 方向快速移動50 mm，讀出此時百分表（biǎo）的數（shù）值並記錄下來，重複進行5~10次，取算術平均值作為間隙補償量。X方向間隙補償量的測定參照進行。

5. 結束語

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