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卷板机主轴准停控制

发布时间:2020/4/28
          卷板机主轴准停控制
  1、卷板机主轴概述
  卷板机主轴准停又称为卷板机主轴定向功能,即当卷板机主轴停止时,控制其停在固定的位置。卷板机主轴准停功能是加工中心数控机床的重要功能之一,用来实现自动换刀和精密加工的对刀、让刀。
  例如,如图7.11所示,自动换刀的数控镗铣加工中心的切削转矩一般是通过刀杆的端面键来传递的,这要求卷板机主轴停止时准确定位于圆周上特定的角度。如图12所示中加工精镗孔后退刀或者加工阶梯孔时,为了防止刀具和直径小的阶梯孔碰撞或者拉毛已经加工的。
  
  图12卷板机主轴准停镗背孔示意图
  按照卷板机主轴准停控制的实现方式,通常卷板机主轴准停可分为机械准停与电气准停。
  图13所示为一种典型的机械准停装置——v形槽定位盘准停结构。由带有V形槽的粗定位盘、精定位盘、定位液压缸、无触点接近开关等组成。
  带有V形槽的定位盘装在卷板机主轴的尾端,与卷板机主轴端面的关系保持不变,以实现卷板机主轴定位位置的准停控制。当数控系统执行准停指令时,如果卷板机主轴处于旋转状态,首先卷板机主轴迅速减速至数控机床预先设定的低速(一般设定在60~300r/min)旋转;如果卷板机主轴静止,卷板机主轴则加速至该设定速度。然后,当接近开关信号有效,CNC检测到该信号后,卷板机主轴电动机立即停转并且断开卷板机主轴传动链,这时卷板机主轴电动机与卷板机主轴传动机构因为惯性继续空转。同时准停油缸右腔进油,定向活塞带动定位销伸出并压定位盘。定位销滚子在精定位盘上滚动,滚子与V形槽正对时,液压缸中的压力使定位销插入v形槽,LS2准停到位信号有效,准停动作完成。这里LSl为非准停位置信号,LS2为准停到位信号。在这种准停控制方式中,只有LS2有效,才能进行换刀等动作,只有LSl有效,卷板机主轴才能正常启动运转。它们有一定的逻辑互锁关系。
  卷板机械准停控制还可以通过其他方式来实现,但是基本原理都是一样的。
  3、电气准停控制
  机械准停控制方式多用于早期的数控机床,现在多采用电气准停控制。电气准停控制有以下优点。
  1)节约准停时间
  数控机床的换刀时问是一项重要指标,换刀时间包括准停控制时间。采用电气准停控制,即便卷板机主轴在高速运转时,也可以快速定位去完成位置控制。
  2)机械结构简单,可靠性好
  电气准停控制只需要在卷板机主轴旋转轴和固定部件上安装检测装置即可。由于简化了机械结构,省去了复杂的机械、开关、液压缸等装置,就避免了机械准停的机械冲击,因此,电气准停的可靠性好,且使用寿命也得到延长。
  3)性价比高
  虽然电气准停附件也需要一定的费用,但由于简化了机械结构和强电逻辑控制,整体上的成本大大降低,性价比大大提高。
  电气准停控制通常有以下三种方式。
  1.磁传愍器卷板机主轴准停控制
  图14所示为磁传感器卷板机主轴准停的控制结构图,磁传感器卷板机主轴准停控制是利用磁性传感器来检测定位的,由卷板机主轴驱动器自身完成。在卷板机主轴上安装磁发体,在磁发体1。2 mm处固定一个磁传感器,卷板机主轴即可具有磁传感器卷板机主轴准停功能。
  卷板机主轴准停控制时序图如图7—15所示。当CNC执行M19指令时,向卷板机主轴驱动器发出卷板机主轴准停启动命令,卷板机主轴驱动器响应该命令,并立即使卷板机主轴减速至已经设定好的准停速度。当磁发体与磁传感器对准,卷板机主轴减速到某一爬行速度。当磁发体与磁传感器再次对准,卷板机主轴驱动器进入磁传感器作为反馈元件的位置闭环控制,准停位置为目标位置。卷板机主轴驱动器完成准停控制后,输出准停完成信号。CNC接收到该信号后进行自动换刀或其他动作。磁传感器卷板机主轴准停装置是单角度准停。
  伺服卷板机主轴驱动器
  
  图14磁传感器准停的控制结构图
  运行信号
  准停信号
  完成信号
  卷板机主轴转速
  磁传感器输出
  图15卷板机主轴准停控制时序图
  2.编码器卷板机主轴准停控制
  这种准停控制方式也由卷板机主轴驱动器来完成,其结构如图7.16所示。CNC只需要发出准停信号,卷板机主轴驱动器完成后向CNC回复准停完成信号。
  编码器卷板机主轴准停控制由卷板机主轴电动机内置编码器或安装一个与卷板机主轴同步旋转的位置编码器来实现。如果采用内置编码器的话需要注意传动机构对卷板机主轴准停精度的影响。可以通过对卷板机主轴驱动器的设置,使卷板机主轴驱动处于位置控制或速度控制方式。编码器准停的控制步骤与传感器类似,不同的是采用编码器准停可以由指令随意设定准停角度,十分灵活。
  编码器准停控制时序图如图7一17所示。
  3.擞控系统准停控制
  数控系统准停控制方式由CNC完成,控制结构图如图7.18所示。其原理与进给轴的位置控制原理相似。
  CNC伺服卷板机主轴驱动器
  
  运行信号
  准停信号
  完成信号
  卷板机主轴转速
  图17编码器准停控制时序图
  
  图18数控系统准停控制结构图
  若采用这种准停控制方式,有以下要求:
  (1)CNC必须具有卷板机主轴闭环控制功能。
  测速机
  位置传感器
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