阀门钻床大型动梁技术要点跟电气控制系统硬件设计

发布时间:2023-07-20  发布者:河北禹创重工机械

一、阀门专用机床大型动梁技术要点

1、大型动梁部件的加工联动技术

在国内动梁产品中,多采用液压平衡动梁,但是由于受到液压波动的影响,动梁无法参与加工联动,导致理论上Z轴加W轴的加工行程,实际只有Z轴行程可以在加工联动中实现,大行程的加工只能通过多次的动梁移动、多次的接刀加工才能完成,影响加工效率和精度。针对此问题,一般采用大型动梁重锤平衡技术,动梁参与加工联动可在Z轴方向上增加加工行程超过一倍,扩大加工范围,保障产品复合加工的效率和精度。

2、大型动门动梁的同步控制技术

一般大型机床的龙门柱两边采用完全相同的传动和驱动系统,但是移动部件一般由动门、动梁和切削头这类部件所构成,并不能形成完全对称的结构,因此运行过程中受力和受热均不对称,导致出现各种不稳定的扰动,往往也难以完全保证动门动梁框架移动的同步协调,进而导致发生机械耦合,这可能损坏动门动梁框架或驱动部件。尤其是对于大跨度动门动梁结构,龙门框架运动的不协调所产生的不良后果尤为严重。

针对大型多龙门复合机床,动门动梁的同步驱动应满足同步位置精度和进给,需要实现动门动梁两端进给装置在速度、加速度、位置的三重动态同步,以提高双驱同步的静态、动态性能。由于在多个回路间存在着强烈的耦合和诸多不确定性,因此研究新的高精度同步进给控制技术。为此,一方面通过研究驱动控制系统的动态响应特性,优化控制参数,测试与分析同步控制性能,确定较佳的同步精密进给控制策略及其实现技术,实现速度、位置、加速度的三重动态同步;另一方面,通过导轨间隙和导轨螺距误差的动态补偿,长导轨制造和装配误差,热变形所引起的导轨间隙和导轨螺距动态不对称误差,进一步提高同步控制精度。

阀门钻床选型的决策依据为:工件装夹便捷化、加工精度高、生产效率较大化和设备状态稳定等,阀门钻床选型的主要指标通常包括刀具尺寸、功率、加工精度、定位精度和主轴转速等。

二、阀门专用机床电气控制系统硬件设计

以硬件与软件的角度,对机床控制系统进行剖析。

上位机:在这个系统中工控机就是上位机,工作人员在人机交互界面进行操作,操作内容就是将数据输入到系统的加工流程之中,并使其进行读取,界面的人性化设计支持人工修改加工参数,这此改动将快速被处理系统识别,然后根据相关行业协议,把这部分参数数据输入运动控制器,继而实现原定的操作动作。

SIMOTION运动控制器:如果说控制系统是阀门专用机床的大脑,有鉴于此,SIMOTION具有良好的稳定性,整个系统也就能够平稳的运行对于研究对象所配置的SIMOTION来源于德国西门子公司,它的组成部分为PLC5300和运动控制器。在控制方面它具有PLC一贯具有的稳定性,不仅如此,其还兼具运动控制方面的灵活性。

电源模块:电源模块运用变换频率的形式,实现常用交流电向直流电的转换,之后使用一种称之为逆变器的元件,再将直流电变成工程所需的特定频率的交流电。借助电源模块SIMOTION控制系统将工业供电变成直流,再输送至各个电机模块。电源模块进行细分还有两类,其一是可调电源模块,之所以称之为可调,是因为其可以按要求将转换过的直流电控制在特定范围,并能够进行调节使其在该范围内线性变化;与之对应的是一种不可调电源块,其只可控制固定电压的直流电,不过这种电源块有其的应用领域。

电机模块:这部分实现的作用就是将六百伏的直流电,通过转换变成特定频率的三相交流电,然后将能源供给电机使用。

光栅尺:电机自身装配有编泽工具,然而这种编码器有一定的精度限制,基本上控制在十微米,不过这还是不能满足我们五微米的要求。基于此种考虑,需要使用光栅尺定位工作台,之后把测得的位置传递给控制器。

主轴:阀门专用机床的主轴由于要求较多,而且十分稳定,同时能够工作很长时间具有较高的寿命。它的冷却系统性能优良,循环的工质为干净的水,在装夹上使用启动夹紧道具,这种方法稳定,效果优良。

变频器:众所周知,作为主轴经常需要进行高速运转,故而要保证精密性,这就必然要使用到一种高速变频器。就功能上来看,常用的V系列变频器是可以实现的。然而,由于不能匹配串行接口,将导致信息流通不顺畅,为厂解决这个问题,研究人员尝试使用模拟量进行控制,成效斐然。


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