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數(shù)控卷板機(jī)床主軸分段無級調(diào)速及控制

發(fā)布時間：2018/12/24

　　一、概述
　　CNC對主軸驅(qū)動的控制通過以下三種方式：
　　(1)卷板機(jī)主軸模擬電壓輸出端口輸出0~±IOV的模擬電壓到主軸驅(qū)動器，該電壓的大小用來控制主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，電壓的正／負(fù)用來控制主軸電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。
　　(2)卷板機(jī)主軸模擬電壓輸出端口輸出0～10V的單極性模擬電壓到主軸驅(qū)動器，電壓的大小控制主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，用正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)開關(guān)量信號來控制主軸電動機(jī)正／反轉(zhuǎn)。
　　(3)選擇CNC輸出的12位二進(jìn)制碼或者2位或3位BCD碼開關(guān)量信號到主軸驅(qū)動器，控制主軸的轉(zhuǎn)速。
　　這三種方法都可以實現(xiàn)主軸電動機(jī)的無級調(diào)速。對于數(shù)控卷板機(jī)、銑床、加工中心等通用型的數(shù)控卷板機(jī)床，要求恒功率區(qū)域的變速范圍盡可能大，切削要求低速大轉(zhuǎn)矩。而采用無級調(diào)速，主軸低速段的輸出轉(zhuǎn)矩常常無法達(dá)到強力切削的要求。如果使用無級調(diào)速，就必須增加主軸電動機(jī)的功率，這樣，主軸電動機(jī)與其驅(qū)動裝置的體積、質(zhì)量和成本勢必要增加。因此，數(shù)控卷板機(jī)中采用齒輪變速和無級調(diào)速結(jié)合的方式，也就是分段無級調(diào)速方式。
　　圖7所示分別為采用齒輪變速和不采用齒輪變速時主軸的輸出特性曲線，可以看出，采用齒輪變速使低速時電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩變大，但同時降低了主軸電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。
　　

　　二、自動換擋的控帶0
　　圖7主軸輸出特性曲線對比
　　數(shù)控卷板機(jī)床通常用CNC控制茵輪自動變擋，滿足低速轉(zhuǎn)矩和主軸最大轉(zhuǎn)速的要求。數(shù)控卷板機(jī)床使用兩擋就可以滿足需求，一般CNC會提供2—4擋變速功能。圖7．8所示為主軸分段無級調(diào)速的結(jié)構(gòu)示意圖。
　　

　　圖8主軸分段無級調(diào)速的結(jié)構(gòu)不意圖
　　具體的變擋方式由可編程控制器來完成，常常采用液壓撥叉或者電磁離合器來帶動不同齒輪的嚙合。對變速時出現(xiàn)的頂齒現(xiàn)象，數(shù)控卷板機(jī)床采用由CNC控制主軸低速轉(zhuǎn)動和脈動的方式來實現(xiàn)齒輪順利嚙合。變速時主軸電動機(jī)低速轉(zhuǎn)動或脈動的速度可以通過CNC中的參數(shù)來設(shè)定。
　　圖9所示為一般數(shù)控卷板機(jī)床自動換擋的時序過程。
　　CNC通過M41一M44代碼進(jìn)行齒輪變速，四擋分別對應(yīng)的最高主軸轉(zhuǎn)速由CNC系勻參數(shù)來設(shè)定。當(dāng)CNC讀到s指令時，輸出相應(yīng)的M代碼，并送到可編程控制器。50m后，M代碼穩(wěn)定，讀取的數(shù)據(jù)正確，CNC發(fā)出M選通信號，命令PLC讀取并執(zhí)行M一碼，M選通信號持續(xù)100ms。
　　PLC接收到信號后，M完成信號失效。CNC收到M代碼正在執(zhí)行的信息。PLC對A代碼進(jìn)行譯碼并執(zhí)行變擋。M代碼輸出一段時間后，CNC根據(jù)參數(shù)設(shè)置使主軸低速轉(zhuǎn)虧或者脈動，解決齒輪頂齒問題。
　　變速完成后，PLC置M完成信號有效，CNC接到變速完成信號，然后CNC根據(jù)參婁設(shè)定的每擋主軸最高轉(zhuǎn)速，輸出相應(yīng)的模擬電壓，這時主軸轉(zhuǎn)速為給定的S值。

　　三、齒輪自動換擋的操縱機(jī)構(gòu)
　　1．液壓撥叉變速機(jī)構(gòu)
　　液壓撥叉是一種通過一個或幾個液壓缸來帶動齒輪移動的機(jī)構(gòu)。不同的通油方式可E使三聯(lián)或者三聯(lián)以上的齒輪塊獲得不同的變速位置。圖7—10所示為三位液壓撥叉的原垂圖，通過電磁閥改變通油方式可以獲得三個位置。
　

　　圖10三位液壓撥叉的原理圖
　　在圖10(a)中，液壓缸1通入壓力油，而液壓缸5卸壓，這時活塞桿2帶動撥3從右向左移動到極限位置，撥叉帶動三聯(lián)齒輪塊移動到左端。圖10(b)中部分缸5通入壓力油，而液壓缸1卸壓，此時活塞桿2和套筒4一起從左向右移動，套碰到液壓缸5的端部后，活塞桿繼續(xù)右移直至極限位置。這時三聯(lián)齒輪塊被撥叉3移右端。圖10(c)中液壓缸1和5同時通入壓力油，活塞桿兩端的直徑不同，使得的推力大于左端，這樣活塞桿2向左移動，而套筒4的左端面積與活塞桿2的左端面積之和大于活塞桿2的右端面積，這使得套筒4向右的推力大于活塞桿2向左的推力，于是，套筒4推向液壓缸5的右端，活塞桿2緊靠套筒4的右端，撥叉3位于中間位置。
　　卷板機(jī)床工作時每個齒輪的到位有檢測元件來檢測，檢測信號有效即說明變擋完成。對于主軸無級變速的情況，可以采用CNC控制主軸電動機(jī)低速傳動來預(yù)防液壓撥叉頂齒問題，對于恒速交流電動機(jī)分段有級變速的情況，一般在傳動機(jī)構(gòu)上安裝一個小型電動機(jī)或者液壓馬達(dá)來預(yù)防頂齒問題。
　　液壓撥叉需要安裝一套液壓裝置才可以工作，將電信號轉(zhuǎn)換為電磁閥動作，再將液壓油分別通入相應(yīng)的液壓缸，這就增加了裝置的復(fù)雜性。
　　2．電磁離合器
　　電磁離合器的工作原理是利用電磁效應(yīng)來接通或者切斷運動。它的優(yōu)點是便于實現(xiàn)自動操作，并且有成熟的系列產(chǎn)品可供選用，因此，它是自動裝置中常用的操縱元件。但是它存在體積大，磁通容易磁化機(jī)械零件等缺點。在數(shù)控卷板機(jī)床主傳動系統(tǒng)中，電磁離合器的使用簡化了變速機(jī)構(gòu)，各個傳動軸上離合器的吸合與分離的不同組合，形成了不同的傳動路線，實現(xiàn)了主軸的變速。

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主要產(chǎn)品:卷板機(jī),液壓機(jī),剪板機(jī),折彎機(jī),油壓機(jī)等機(jī)床

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