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鏜銑床改造中滑枕軸移動電氣補償分析

發(fā)布時間:2014-03-21 點擊:33

       數(shù)控鏜銑床的主軸中心線相對于水平工作臺的平行度是機床精度的重要指標(biāo)之一,在大型鏜銑床中由于主軸固定在滑枕上,滑枕前后移動時重心移動,會造成主軸在前,后端的主軸中心線平行度變化比較大。所以該精度反映在數(shù)控鏜銑床上又是一個綜合指標(biāo),除了需要機械人員做好幾何精度調(diào)整外,還需要調(diào)試人員進行電氣補償(有些機床結(jié)構(gòu)本身有機械角度補償,此處不做討論).

       以下就結(jié)合本機床,對滑枕軸的電氣補償進行分析,及如何通過FANUC  PMC實現(xiàn)自動補償。傳動示意圖如下:

       當(dāng)方枕軸(以下簡稱V軸)即V軸前后移動時,由于V軸這一部分質(zhì)量較大,當(dāng)V軸前進時,主軸端面會下沉,當(dāng)V后退時,主軸端面會翹起。另外該機床配有兩個附件頭,重量不一樣,所以當(dāng)主軸端面安裝了附件頭時也要另行考慮。如何解決由于V軸前進/后退帶來的精度問題是我們所討論的。

       如何解決這個問題,簡單的說是當(dāng)V軸前進時,通過控制電機,將左邊的牽引鏈條上升拉緊,主軸端面升起,反之,將牽引鏈條放松,把自身重量變化引起的誤差抵消。

       關(guān)鍵用什么方案控制電機,怎樣實現(xiàn)這個方案。

       參考數(shù)控機床原來控制電機的功率,我們選用FANUC aiF 22/3000 伺服電機,選配絕對位置編碼器,確保機床斷電仍然能夠記住當(dāng)前機床位置,驅(qū)動單元配套為bi SVM 80,I/O LINK方式控制。大型鏜銑床中有關(guān)這方面控制可供參考的資料比較少,通過了解,以前大多采用多點控制,即在V軸的整個行程中選取若干個點,記錄下在各點主軸端面的下沉值,把該值存入保持型寄存器D中,當(dāng)需要補償時,在兩個點間隔范圍內(nèi),通過計算,讓控制電機移動一個固定的距離,帶動前端鏈條移動,從而達到抵消誤差的目的。這樣做便于理解,對于設(shè)計人員易于操作;但是這樣做缺點比較明顯,補償?shù)狞c不是連續(xù)的,即使把這些點分的很密,在實際應(yīng)用中仍然很難到達要求。有鑒于此,筆者決定嘗試采用斜率控制方式,即在V軸前進/后退時,主軸端面下降/上升理論上是連續(xù)的,根據(jù)連續(xù)變化的數(shù)值,對應(yīng)一個斜率,利用V軸移動位置與該斜率關(guān)系,任意位置都可以計算出一個數(shù)值,然后將該數(shù)值通過PMC送入數(shù)控系統(tǒng),最終通過I/O LINK單元控制電機,實現(xiàn)連續(xù)不間斷補償。(注:在后來應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),V軸移動中,有一個跳變點,在該點附近突然上升或下降,使用時我們可以通過工作臺的前后移動,避免在該范圍內(nèi)補償.)

       首先介紹一下有關(guān)補償軸的操作方式,分為三種方式:

       一,手動方式  K1.1=1 ,可以利用上下移動按鈕,使補償軸上下移動,調(diào)整的時候使用;

       二,半自動方式  K1.1=0,將需要的移動量設(shè)置在保持型寄存器D840,當(dāng)執(zhí)行M78,補償軸做相應(yīng)距離的移動,可在加工程序中編程使用;

       三,自動連續(xù)補償K1.1=0,在任意位置,執(zhí)行M77,即在任意位置可執(zhí)行精度補償。

       然后介紹一下如何測量,如何補償,分三個步驟:

        第一,我們要在現(xiàn)場測量出該機床移動中,主軸端面垂直距離的變化與V軸移動量變化對應(yīng)的關(guān)系,具體方法是在水平工作臺上放一1m*1m的大理石方箱,(V軸移動距離+50.---1050.)為了方便調(diào)節(jié),將軸在零點位置調(diào)整軸至水平(利用水平儀,手動移動補償軸調(diào)整)。然后將將千分表固定在主軸端面,前后移動滑枕,記錄下降數(shù)值的變化。

        第二:根據(jù)此圖形做了近似直線處理,一段:-1000<L≤-800;二段:-800<L≤-600;三段-600<L≤-400;四段-400<L≤-200;五段-200<L≤0;基于以上的曲線及近似直線處理,設(shè)置如下調(diào)整參數(shù):

D800    沒有附件頭最大下降距離   1500.001mm

D804    直角銑頭的最大下降距離   2300.001mm

D808    快速銑頭的最大下降距離   2700.001mm

D860    0---200       斜率比例系數(shù):1000.001mm

D864    200----400  斜率比例系數(shù):1000.001mm

D868    400---600   斜率比例系數(shù):1300.001mm

D872    600----800  斜率比例系數(shù):1000.001mm

D876    800----1000 斜率比例系數(shù):1400.001mm

D840    固定數(shù)值補償

注:斜率比例系數(shù):后面的數(shù)值是在兩個間隔之間主軸端面的下降距離,單位(0.001mm

        第三,在FANUC PMC中的處理流程如下:

      (1) 將V軸的機械坐標(biāo)值讀入PMC,放置在一個寄存器R840中;

      (2) 對寄存器R840中的數(shù)值進行判斷,確定當(dāng)前V軸處于哪個區(qū)間;

      (3) 根據(jù)V軸所處區(qū)間,及當(dāng)前是否有快速銑頭,直角銑頭,還是沒有安裝附件頭,選擇對應(yīng)斜率,將該斜率與V軸機械坐標(biāo)值進行處理,計算出此位置所對應(yīng)的補償量;

     (4) 將(3)中的補償量與對應(yīng)零點的下沉量相加,計算出控制電機總的移動量;

     (5) 將控制電機移動該值即可,同時完善控制細節(jié)及相關(guān)報警信息.

      第四,經(jīng)過現(xiàn)場的多次試驗,控制精度完全達到標(biāo)準(zhǔn)。

      結(jié)論:在改造數(shù)控機床的過程中,我們要勇于實踐,精心準(zhǔn)備,做好每一個細節(jié),最終做到發(fā)揮最可靠的機床性能,最安全的機床使用,最便捷的人機交流。