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基于交流伺服驱动的曲轴磨床头尾架同步控制方法

2014/5/19    来源:万方数据    作者:罗敏      
关键字:伺服驱动  曲轴磨床  控制  
本文介绍了应用FANUC-Oi数控系统简易同步功能设计曲轴磨床头尾架同步控制的方法,内容涉及硬件配置、程序设计、零点设定以及速度匹配等关键技术问题。该方法已在SRN-CK曲轴磨床中得到验证。

1 曲轴磨床的头尾架同步控制方案

  曲轴磨床与外圆磨床的最大区别在于头、尾架的结构。为了磨好曲轴,要求头、尾架尽可能地同步运行和加平衡块以保证匀速运转。目前头尾架同步控制方案有以下几种:

  (1)采用单边驱动。即利用头架的驱动电动机经减速器后拖动被加工的曲轴,尾架只是起支撑曲轴的作用。单边驱动将会产生曲轴扭曲变形,使曲轴的圆度及精度明显降低。

  (2)采用机械花键轴连接的方法来实现头尾架同步。即头架驱动电动机通过减速箱驱动头架来带动曲轴,同时又通过一长花键轴将动力传到尾架,再经过减速箱使尾架与头架同步。此方法缺点是体积大且复杂,结构布置困难,对机械精度要求高,调整困难。

  (3)采用电气同步替代机械同步。即取消头尾架之间的机械同步轴,分别用两台电动机单独驱动头架和尾架,并应用各种电气控制方法实现头尾架的同步。所采用的电动机可以是普通鼠笼电动机、交流伺服电动机和直接驱动伺服电动机等。此类系统可使机床整机结构大大简化,同时调整方便,但是成本相对较高。

  东风轻型发动机有限公司SRN-CK曲轴连杆颈磨床系进口二手设备,该机床的控制方案如图1所示。

控制系统

  该机床在国内调试时,除头尾架异常外,其余部分均能正常工作。为节约开支,故考虑仅对头尾架同步控制进行改造。本文将针对该机床的电气改造,介绍采用FANUC-Oi数控系统及交流伺服实现头尾架电气同步的方法。

2 机床改造的基本方案

  头尾架驱动方案见图2。头、尾架伺服电动机型号均为a8/30001,额定扭矩8 Nm,额定转速3 000 r/min,位置检测均选用绝对式编码器。伺服电动机经25:1减速比驱动头架或尾架,工件旋转速度最高可达120 r/min,满足工艺上最高110 r/min的要求。

伺服驱动

  在FANUC数控系统中,沿某一轴移动,可简单地通过执行该轴的运动指令来实现,或者通过与另一轴的同步移动来实现。究竟选择哪种方式,由来自机床的信号决定,这就是坐标轴的简易同步控制。在同步运行方式下,由程序指令的移动轴称作主动轴,与主动轴同步移动的轴称作从动轴。本机床中,头架定义为主动轴,尾架定义为从动轴。

  FANUC数控系统的M系列和T系列支持不同的简易同步控制功能,其中最大的区别是:T系列仅在自动操作时有同步功能,手动操作无此功能。M系列在手动和自动操作时都具有同步功能。在本机床的设计中需要手动和自动方式下的同步控制,因此数控系统采用FANUC-Oi-MC,硬件方案如图3所示。具体配置如下:

FANUC-Oi-MC

  (1)NC基本单元:Oi-MC(A02B-0309-B520 );

  (2) LCD/MDI单元:8. 4英寸彩色/水平(A02B -0309-H144#M );

  (3)系统主板:486/PMC-SB7(A02B-0309 -H104);

  (4)轴卡:4轴(A02B-0309-H032);

  (5)分线盘I/0:基本模块(A03B-0815-C001);

  (6)分线盘vo:带手轮接口的扩展模块(A03B-0815-C002);

  (7)伺服电动机:a8/30001两台(A06B-0227-B100);

  (8)电源模块:PSMS. 5 ( A06B-6110-H006 );

  (9)伺服放大器:SVM2一80/80 ( A06B - 6114 -H209)。

责任编辑:陈浩
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