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基於西門子828D係統控製的曲軸連杆頸數控（kòng）車床的應用分析

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

摘要：曲軸連杆頸數控車床主軸驅動選用雙級同步（bù）帶減速結構,主、副主軸是由（yóu）前後主副通過一根主傳動杠同步驅動（dòng）,配合使（shǐ）用主（zhǔ）軸同步帶張緊結構,起（qǐ）到消（xiāo）除傳動間隙的作（zuò）用。同時數控係統采用西門子828D配全閉環（伺服軸配海德（dé）漢光柵尺）,這種結構大大降低了主軸（zhóu）驅動同步帶的傳動誤差,並且使得（dé）前、後主軸驅動係統誤差可調（diào）整（zhěng）性增強。

關鍵詞：全閉（bì）環；雙級同步帶減速；曲軸連（lián）杆頸數（shù）控（kòng）車床（chuáng）；海德漢光柵尺

0、引言

隨著汽車行業的逐（zhú）步發展，人們對（duì）汽車發動機的質量要求也逐漸提高。其中曲軸作為發動（dòng）機的關鍵部件，它的精度決定著整個發動機的性能。曲軸連杆頸數控加工車（chē）床（chuáng）是一款需要有著高精度、高效率的數控加工中心。這（zhè）時，普（pǔ）通的單級同步帶主軸結構已經難以解（jiě）決機床的加工精（jīng）度[1]。同時，普通數控係統的開環、半閉環編碼器（qì）就已經達不到加工要求（qiú）[2]。所以改（gǎi）善主軸傳動節夠、提高數控係統的版本、增加雙軸的全閉環功能（néng）成為整個機床性能提高的關鍵。在曲軸連杆頸數控車床中，將主軸驅動選用雙級同步帶減速結構、數控係統采用西門子828D係統、係（xì）統增帶全閉環功能（配海德漢光柵（shān）尺）[3]應用其中，大大提（tí）高（gāo）了整個曲軸加工的效率與精（jīng）度。

1、普通的曲軸加工數控車床

1.1 傳統（tǒng）的主軸傳動結構

普通的曲軸加工機床主軸為（wéi）單級傳動（dòng）結構（如圖1所示）。

圖1 曲（qǔ）軸加工主軸（zhóu）傳動結構

2、數控係統及光柵尺功能（néng）介紹（shào）

2.1 西門子828D數控係統（tǒng）功能介（jiè）紹

德國西門子數控（kòng）係統[4]，型號828D可以實現（xiàn）4軸聯（lián）動（dòng），基於PROFINET的輸入輸出接口可以高（gāo）速傳輸數據。配西門子伺服（fú）主（zhǔ）電機，具有高精（jīng）度、高性（xìng）能（néng）轉速、扭矩及分辨率。同時數控（kòng）係統配備在線測量功能，可以在伺（sì）服軸上加入（rù）光柵（shān）尺（chǐ）（全閉環測量（liàng）係統），使係統反饋數據更加精確（què）。

2.2 直線光柵尺

光柵尺選擇德國生產的海德漢直線光柵尺。LB382C距離編碼光（guāng）柵尺，信號周期為40μm，1Vpp增量信號，準確度等級為±0.1um。此型號光柵尺與西門子（zǐ）828D係統配合使用，伺服（fú）軸準確定位可達到0.0078˚（實測（cè）數值）[5]。機（jī）床（chuáng）使用的數控係統（tǒng）為SIEMENS 828D SL，其中係統參數設（shè）置需要注意一下參數（shù）30200是編碼器的數量（liàng）；31000=1表示的是（shì）光柵尺；30240[0]=1;30240[1]=0。關於其他與光柵尺有關（guān）的參數需（xū）要根據實（shí）際車削精度做改動。

2.3 曲軸連杆頸（jǐng）數控車床

2.3.1 機（jī）床結構優化

本文以曲軸加工數控機床為（wéi）研究對象，將主軸傳動結（jié）構進行優化，主軸傳動（dòng）優化後的結構（gòu）圖如圖2所示。

圖2 結構主視圖（tú）

在圖中，主副主軸箱位於機（jī）床的（de）前方（fāng），偏心工裝安裝在各自的主軸上，工裝之間（jiān）裝夾曲軸。主電機通過同步帶減速（sù）驅（qū）動I軸，然後通過I軸及其傳動杠將（jiāng）動力一起傳遞到主（zhǔ）副主軸上，有效（xiào）保證了（le）兩主軸的（de）同步。專用曲軸連（lián）杆頸加工刀具安裝在其專用的液壓刀具係統上，通過伺服電（diàn）機驅動滾珠絲杠在滾柱式重載直線導軌上移動[6]，對外圓、端麵、圓弧等（děng）處進行車削。