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M 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中,當(dāng)執(zhí)行M78時,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V 軸在零點位置調(diào)整V 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 150(0.001mm)
D804 直角銑頭的最大下降距離 230(0.001mm)
D808 快速銑頭的最大下降距離 270(0.001mm)
D860 0---—200 斜率比例系數(shù):100(0.001mm)
D864 —200----—400 斜率比例系數(shù):100(0.001mm)
D868 —400---—600 斜率比例系數(shù):130(0.001mm)
D872 —600----—800 斜率比例系數(shù):100(0.001mm)
D876 —800----—1000 斜率比例系數(shù):140(0.001mm)
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。