五轴联动阀门钻床技术及电气控制系统硬件设计

发布时间:2020-11-26  发布者:禹创重工机械

  <一>、五轴联动阀门车床技术
  面向我国工业发展的需求,开发多轴、多通道、高精度插补、动态补偿和智能化编程、具有自监控、维护、优化、重组等功能的智能型数控系统;提供标准化基础平台,允许开发商、不同软硬件模块介入,具有标准接口、模块化、可移植性、可扩展性及可互换性等功能的开放型数控系统。五轴联动阀门车床是当前阀门车床的主要类型,也是航天航空等诸多重工业加工精密仪器时应用的主要工具。“3+2”是五轴联动阀门车床的结构模式,可以实现X、Y、Z三轴与另外两轴的同时运动和回转。欧美和日本是进口五洲联动阀门车床的代表国家,其数控技术处于国际水平,由于国外技术封锁和国内缺乏工业基础的原因,我国现在整体的数控技术水平较为落后,不过对五轴联动阀门车床的研究脚步从未停止。
  阀门钻床是衡量国家制造装配业水平的重要标志,阀门钻床的加工精度是反映其性能和水平的一个关键指标。误差补偿是提高阀门钻床加工精度的一个主要途径和发展趋势,阀门钻床空间误差快速、测量是进行误差补偿、提高阀门钻床精度的前提与关键。
  <二>、阀门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:阀门机床的主轴由于要求较多,主轴不但精度,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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