高速精密阀门机床主轴关键技术及电气控制系统硬件设计

发布时间:2021-01-17  发布者:禹创重工机械

  【一】、高速精密阀门机床主轴关键技术
  对于阀门机床而言,其主轴主要是由转子、轴承、齿轮、主轴外壳、冷却装置及驱动电动机所构成的,其中轴承的主要作用就是支承和定位,而齿轮则主要是用来传动,冷却装置的主要作用就是降温。在进行机床主轴可靠性试验的过程中,需要对于径向力、轴向力以及转矩进行加载,在加载的同时对于基床主轴的各项性能参数的变化加以测量,然后再以这些记录的性能参数的变化来对其可靠性进行分析。在对基床主轴可靠性进行测试时,主要是通过电液伺服加载装置来对主轴进行动、静态切削力进行加载,也需要安装动态拉、压力传感器,通过传感器来对动态加载力的大小以及波形变化加以测量。同时还需要采用发电测功机来进行扭矩的加载,对于电主轴的加载扭矩以及转速加以测量,从而使加载过程中能够实现实时监控和闭环控制。
  为了保证阀门钻床有高的可靠性,设计时不仅要考虑其功能和力学特性,还要进行可靠性设计,根据可靠性要求合理分配各组成件的可靠性指标,在配套件采购和制造过程中重视质量要求,加强质量管理以求可靠性的不断增长。
  【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,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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