湖南有色金屬第28卷第5期58HUNAN NONFERROUS METALS2012年10月·機(jī)械設(shè)備龍門銑床的數(shù)控改造朱亮1,熊超美],王杰2(.湖北省地質(zhì)勘察裝備中心,湖北武漢43034;2.中國地質(zhì)大學(xué),湖北武漢430074)摘要:主要針對(duì)龍門銑床數(shù)控改造的數(shù)控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)進(jìn)行研究與改進(jìn)。通過對(duì)龍門機(jī)床進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)的研究,對(duì)比出數(shù)控龍門銚床的優(yōu)越性,做初步收造計(jì)劃并對(duì)數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)進(jìn)行選擇。選擇數(shù)控系統(tǒng)H800作為龍門銑床的控制核心,并對(duì)其進(jìn)行研究。最后進(jìn)行電氣系統(tǒng)的改造,給出龍門銑床電氣系統(tǒng)的具體改造和接線方法,包括重要部分的電氣連接,數(shù)控銑床弱電強(qiáng)電的接口電路設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞:龍門銑床;效控改造;電氣系統(tǒng)中圖分類號(hào):TH83.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-5540(2012)05-0058-03數(shù)控龍門銑床長(zhǎng)時(shí)間工作后,設(shè)備、電器控制元黑色金屬或有色金屬零件的水平平面、垂直平面斜件會(huì)老化,整體可靠性下降,出現(xiàn)故障頻率増加,機(jī)面溝槽、凹槽的銑削以及孔類的鏜擴(kuò)加工的銑削等械傳動(dòng)偏差加大,造成加工精度不高,速度減慢,單功能。軸控制,電路復(fù)雜,操作繁瑣,性能不穩(wěn)定,且效率低龍門銑床的主要結(jié)構(gòu)性能:機(jī)床的主要構(gòu)件床下。為解決上述問題,也為了適應(yīng)現(xiàn)代制造工業(yè)發(fā)身、工作臺(tái)、橫梁、左右立柱、連接梁、龍門頂均為優(yōu)展,合理利用資源,針對(duì)龍門銑床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)其質(zhì)高合金耐磨鑄鐵鑄造,經(jīng)特殊工藝加工,徹底消除進(jìn)行改造。機(jī)件負(fù)應(yīng)力,保持機(jī)件性能穩(wěn)定。床身、工作臺(tái)導(dǎo)軌1龍門銑床的總體結(jié)構(gòu)采用靜壓卸荷和耐磨涂層技術(shù),確保低速平穩(wěn)性和精度保持性,負(fù)載、摩損、精度等均能滿足工作要求。龍門銑床整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖Ⅰ所示。2龍門銑床數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)的頂梁選擇垂直主軸銑頭橫粱數(shù)控裝置在此處選用的是H800數(shù)控系統(tǒng),系統(tǒng)采用 WindOwNt/2000操作系統(tǒng)及PA實(shí)時(shí)內(nèi)核水平士觸銑頭工作、心( Real time kernel),軟件數(shù)控( Soft cno)技術(shù)的應(yīng)用及開放式CNC架構(gòu),使用戶可以靈活地組態(tài)CNC功能模塊,適用領(lǐng)域?qū)?廣泛應(yīng)用于數(shù)控銑床、數(shù)控車床、加工中心、車銑中心、數(shù)控磨床、龍門式柷床激光切割機(jī)、激光焊接機(jī)、數(shù)控沖床、高壓水射流切圖1龍門銑床示意圖割機(jī)、木工機(jī)械等加工設(shè)備。龍門銑床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):主機(jī)猜構(gòu)為工作臺(tái)移動(dòng)伺服系統(tǒng)主要分為三類:(1)開環(huán)控制系統(tǒng);(2)橫梁沿左右立柱上下移動(dòng),加工范圍長(zhǎng)200m、閉環(huán)控制系統(tǒng);(3)半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系寬900m、高700m,適用于各種機(jī)械上的大中型統(tǒng)兼具開環(huán)控制和閉環(huán)控制的特點(diǎn),應(yīng)用廣泛,故伺服控制系統(tǒng)選擇半閉環(huán)控制系統(tǒng),如圖2所示。作者簡(jiǎn)介:朱亮(1963-),男,L程碩士,工程師,主要從事機(jī)械L程和機(jī)電一體化的研究工作。THcN MI萬方被托第5期朱亮,等:龍門銑床的數(shù)控改造將附件板安裝在強(qiáng)電柜內(nèi),將控制線分別接到工作臺(tái)機(jī)床電氣的受控點(diǎn),如圖4所示。計(jì)算機(jī)L「控制仁伺服控制裝置電路「電動(dòng)機(jī)KM2M主軸轉(zhuǎn)速速度檢測(cè)裝置SB2 KA3KM區(qū)M2|主軸轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件反轉(zhuǎn)圖2半閉環(huán)控制系統(tǒng)區(qū)M圖切湖KA4半閉環(huán)控制方式應(yīng)用的伺服電機(jī)有直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)兩種,交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量較s82直流電機(jī)小,使得動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。另外在同樣體積下主軸KMT交流電機(jī)的輸出功率可比直流電機(jī)高10%~70%,KA3而且容量可以比直流電機(jī)造得大,達(dá)到更高的電壓主軸電對(duì)相和轉(zhuǎn)速。故本設(shè)計(jì)中均采用交流電機(jī)作為半閉環(huán)控圖4銑床電氣改造原理圖制系統(tǒng)的伺服電機(jī)。1.坐標(biāo)軸的驅(qū)動(dòng)用隨機(jī)電纜將各軸步進(jìn)電動(dòng)3電氣系統(tǒng)的改造機(jī)與系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)柜相應(yīng)插座相連,即可實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的電氣系統(tǒng)的改造是將原龍門銑床的電氣系統(tǒng)改驅(qū)動(dòng)控制。造為電氣系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)連接,并受數(shù)控系統(tǒng)控制的2.主軸起/停和正/反轉(zhuǎn)、切削液的開/關(guān)均通過電路。在對(duì)原有機(jī)床的電氣系統(tǒng)改造時(shí),要將主軸控系統(tǒng)控制KA1~KA四個(gè)繼電器的吸合斷開,從制、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置及電動(dòng)機(jī)接人電氣系統(tǒng)。而使機(jī)床中相應(yīng)的交流接觸器吸合/傷開來實(shí)現(xiàn)。對(duì)機(jī)床電氣進(jìn)行改造,須拆除原機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)3.緊急停機(jī)開關(guān)SB5,系統(tǒng)用三個(gè)SQ4到SQ6給電動(dòng)機(jī)及其相應(yīng)強(qiáng)電線路。作為機(jī)床個(gè)坐標(biāo)軸的原點(diǎn)檢測(cè)器件,坐標(biāo)軸的限位為實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主軸起停和正反轉(zhuǎn)、切液的將系統(tǒng)的信號(hào)線接到三個(gè)行程開關(guān)SQ1到SQ3上開關(guān)、緊急停機(jī)、機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置、各坐標(biāo)軸的限位即實(shí)現(xiàn)對(duì)各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)限位。等功能銑床數(shù)控系統(tǒng)提供有由KA~KA4四個(gè)繼4電氣控制系統(tǒng)與其他部件的連接電器和接線端子排構(gòu)成的附件板,通過電纜與系統(tǒng)控制箱相連,接受系統(tǒng)的控制。系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的輸入4.1在數(shù)控銑床中與弱電部分的連接輸出信號(hào)圖如圖3所示。在數(shù)控銑床中與電氣控制系統(tǒng)相連的弱電部分是數(shù)控裝置和PIC可編程控制器。在與這兩個(gè)部原點(diǎn)限位點(diǎn)/2軸區(qū)2軸/DCT緊急停機(jī)X位X軸Y輞限位點(diǎn)24V件的連接中,可以通過數(shù)控系統(tǒng)說明書和PLC可編程控制器的輸入/輸出接口設(shè)計(jì)完成。4.2強(qiáng)電的接口電路設(shè)計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)過程中,控制對(duì)象大部分都是強(qiáng)電。SB5[ E$ sar在微機(jī)控制系統(tǒng)中,接丨電路是硬件開發(fā)的關(guān)鍵不僅要求接口電路的功能控制,還要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電設(shè)備與弱電微機(jī)隔離,并輸出較大的電流用以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)CNC INCNC OUT機(jī)。目前,現(xiàn)有的控制轉(zhuǎn)換電路主要由隔離脈沖變壓器和功放管等器件組成。由于隔離脈沖變壓器可A【A區(qū)A3cKA4靠性差,而功放管輸出的電流又相對(duì)較小(≤1A),都不是理想的選擇。本設(shè)計(jì)中強(qiáng)電的控制接口電路DC「主軺主軸主軸X軸}Y軸z軸24轉(zhuǎn)速反正倍4肖視電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用光電耦合器和驅(qū)動(dòng)放大器給以驅(qū)動(dòng)。它不僅滿圖3銑床數(shù)控化孜造電氣原理圖足了隔離效果,而其驅(qū)動(dòng)電流較大(達(dá)到2A),并具有線路簡(jiǎn)潔、性能良好、成本低及可靠性高等特點(diǎn)。TH:棵萬方被托60湖南有色金屬第28卷電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。作臺(tái)、橫梁移動(dòng)準(zhǔn)確,位移精度由改造前的2mm提高到改造后的0.5mm,加工切削精度由改造前的總光驅(qū)輔電回動(dòng)助0.1mm提高到改造后的0.01mm,達(dá)到數(shù)控銑床的C線主驅(qū)合大觸觸交流電動(dòng)要求,實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的功能。接光電耦合器器機(jī)參考文獻(xiàn)[!]王愛玲,白恩遠(yuǎn).現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床[M].北京:國防工業(yè)出版社,圖5接口電路系統(tǒng)圖20032]羅永順.機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)LM].北京:機(jī)械工業(yè)出版社20075結(jié)語3]余英良.機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例[M.北京:機(jī)械業(yè)出版數(shù)控系統(tǒng)選擇的是Hi800高性能數(shù)控系統(tǒng)并配社,198[4〕臼恩遠(yuǎn),王俊元,孫愛國.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)[M以合適的電氣系統(tǒng)電路,使改造后的機(jī)床能達(dá)到強(qiáng)北京:國防工業(yè)出版社,2002切削力高精度、高穩(wěn)定性的機(jī)床數(shù)控化要求,改造s林宋,現(xiàn)代數(shù)控機(jī)宋[M.北京化學(xué)工業(yè)出版社,200成本適中,改造后機(jī)床的性能得到很大改善,數(shù)控系6]rla, James g.(EDT), Design ior Manufacturability Handbook統(tǒng)提高了機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性,伺服電機(jī)的應(yīng)用使工L M. New York: McGraw-Hill, 2005收稿日期:2012-07-29Gantry Milling Machine of Numerical Control TransformationZHU Liang, xIONG Chao-mei, WANG Jie(1. Hubei Geological Prospecting Equip ment Center, Wuhan 430034, China2. China University of Geosciences, Wuhan 430074, chinaAbstract The CNC System and electrical System transformation of gantry milling machine were researched andimproved Contrast to the superiority of the CNC milling machine, through the study of the overall structure of thegantry machine, it did reconstruction plans and CNC system and servo system selection. Seleet the Nc systemHi800 gantry milling machine as the core of the control, and research it. finally, the transformation of the electricalsystem, the gantry milling machine specific transformation of the electrical system and wiring methods were given, including an important part of the electrical connection, CNC milling weak, strong electrical interface circuit designKey words: gantry milling machine; numerical control transformation; electrical system(上接第42頁)Abstract: A new method to prepare zirconium basic carbonate(ZBC)is described. The precursors of ZBC. were synthesized by solid state reacIon of ZrOCk28H20 to Na2 CO3. The effect of grinding, pH value for adding acid oncrystal and impurity were also investigatted. The result showed that the ZBC was of high purity, reactivity andeven distributionKey words: zirconium basic carbonate; sodium zirconium carbonate; solid-state synthesisTHcN MI萬方被托