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基於西門子828D係統控製的曲軸連（lián）杆頸數控車床的應用分析

2016-9-5 來源：德州德隆（集團（tuán））機床有限責任公司作者：鄭翠翠，李樂

摘要：曲軸連（lián）杆頸數控車床（chuáng）主軸驅動選用雙級同步帶減速結構（gòu）,主（zhǔ）、副主軸是由前後主副（fù）通過一根主傳動杠同步驅動,配合使用主軸同步帶張緊結（jié）構,起到消（xiāo）除傳動（dòng）間隙的作用。同時數（shù）控係統采用西門子828D配全（quán）閉環（伺服軸配海德漢光柵尺）,這種結構（gòu）大大降低了主軸（zhóu）驅動同步帶的傳動誤差,並且使（shǐ）得前（qián）、後主軸驅動係統誤差可調整性增強。

關鍵詞：全閉環；雙級同（tóng）步帶減速；曲軸連杆頸數（shù）控車床；海德漢光柵（shān）尺

0、引言

隨著汽車行（háng）業的逐（zhú）步發展，人們對汽車發動（dòng）機的（de）質量要求也逐（zhú）漸提（tí）高。其中曲軸作為發動機的關鍵部件，它的精度決定著整個發動機的性能（néng）。曲軸連杆頸數控加工車床是一款需要有著高精度、高效率的數控加工中心。這時，普通的（de）單級同步帶主軸結構已經（jīng）難以解決機床的加工精度[1]。同時，普通數控係統的開環、半閉環編碼器就已經達不到加（jiā）工要求[2]。所（suǒ）以改善主軸傳動節夠（gòu）、提高數控係統的版本、增加雙軸的全閉環功能成為整個機床性（xìng）能提高的關鍵。在曲軸連（lián）杆頸數控車床中，將主軸（zhóu）驅動選用雙級同步帶減（jiǎn）速結構（gòu）、數控係統采用西門子828D係統、係統增帶全閉環（huán）功能（néng）（配（pèi）海德漢光（guāng）柵尺）[3]應用其中，大大提高（gāo）了整個曲軸加工的效（xiào）率與精度。

1、普通的曲軸加工（gōng）數控（kòng）車床（chuáng）

1.1 傳統的主軸傳動結構

普通的曲軸加工機床主軸（zhóu）為單級傳動結構（如圖1所示）。

圖1 曲軸加工主軸傳動結構

2、數控係（xì）統及光柵尺功能介紹

2.1 西門（mén）子828D數控係統功能介紹

德國西門子數控係統[4]，型號828D可以實現4軸聯（lián）動，基於（yú）PROFINET的輸入輸出接口可以高速傳輸數據。配西門子伺服主電（diàn）機，具有高精度、高性能（néng）轉速（sù）、扭矩及分辨率。同時（shí）數控係（xì）統配（pèi）備在線（xiàn）測量功能，可以在伺服軸（zhóu）上加入光（guāng）柵尺（全閉環（huán）測（cè）量係統），使係統反饋數據更加精確。

2.2 直線光柵尺

光柵尺選擇德國生產的海德漢直（zhí）線光柵尺。LB382C距離編碼光柵尺，信號（hào）周期為40μm，1Vpp增量信號，準確度等級為（wéi）±0.1um。此（cǐ）型號光柵尺與西門子828D係統配合（hé）使用，伺服軸準確定位可達到0.0078˚（實測數值（zhí））[5]。機床使用的數控（kòng）係統為（wéi）SIEMENS 828D SL，其中係統參數設置需要（yào）注意一下參（cān）數30200是編碼器的數量；31000=1表示的是光（guāng）柵尺；30240[0]=1;30240[1]=0。關於其他與光柵尺有關的參數需要根據實際車削精度做改動。

2.3 曲軸連杆頸數（shù）控車床（chuáng）

2.3.1 機床結構優化

本文以曲軸加工數控機床為研究對象，將（jiāng）主（zhǔ）軸傳動結構進行（háng）優化，主軸傳動優化後的結構圖如圖2所示。

圖2 結構主（zhǔ）視（shì）圖

在圖（tú）中，主副主軸箱位於機床的前方，偏心工裝安裝在各自的（de）主軸上，工裝之間裝夾曲軸。主電機通過同步帶減速驅動I軸，然（rán）後通過I軸及其（qí）傳動杠將動力一（yī）起傳遞到主副主軸上，有效保證（zhèng）了兩主軸的同步。專（zhuān）用曲軸連杆頸加工刀具安裝在其專用的液（yè）壓刀具係統（tǒng）上（shàng），通過伺服電機驅（qū）動滾（gǔn）珠絲（sī）杠在（zài）滾柱式重載直線導軌上移動[6]，對外圓、端麵（miàn）、圓弧等處進行車削。