臺(tái)達(dá)雙頭數(shù)控車床成本約束方案

1、引 言

雙頭數(shù)控車床屬于非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床，是專用機(jī)床設(shè)備?？蛻舾鶕?jù)使用單位具體技術(shù)條件，采用臺(tái)達(dá)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用方案，有效地控制設(shè)備成本，良好地滿足最終用戶的應(yīng)用要求。

雙頭數(shù)控專用車床的主要特征是利用雙主軸箱對(duì)加工件進(jìn)行雙向加工。相對(duì)于傳統(tǒng)車床的單向加工過程，雙頭數(shù)控專用車床實(shí)現(xiàn)了雙向加工，理論加工效率提高一倍。對(duì)于不易二次定位裝夾的同軸度要求較高的盤套類和短軸類（不需尾座頂尖）零件批量加工，CNC精密全自動(dòng)雙頭車床是高效的甚至是唯一的加工設(shè)備。雙頭數(shù)控車床包括左右滑臺(tái)座、左右大拖板、左右縱向滾珠絲杠副、左右縱向伺服電機(jī)和數(shù)控裝置。在左右滑臺(tái)座之間設(shè)有與其固定連接的主軸座，該主軸座內(nèi)設(shè)有空心主軸、傳動(dòng)箱和變頻電機(jī)，在左右大拖板上設(shè)有橫向的左右中拖板，該左右中拖板上設(shè)有配套的左右橫向滾珠絲杠副和左右橫向伺服電機(jī)。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)技術(shù)分析

本案雙頭數(shù)控車床主要開發(fā)目的是追求加工效率，工藝動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，其大托板可以隨意縱向運(yùn)動(dòng)，左邊主軸箱起動(dòng)，大托板快進(jìn)向左移動(dòng)，到位后變?yōu)楣みM(jìn)吃刀，加工到位后主軸電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并且馬上制動(dòng)，主軸安裝電磁剎車制動(dòng)器，主軸瞬間停止；大托板帶動(dòng)鏜刀快速退出，右側(cè)到位后暫時(shí)停止移動(dòng)，右側(cè)主軸電機(jī)起動(dòng)，大托板快速向右移動(dòng)，到位后變?yōu)楣みM(jìn)吃刀，加工到位后主軸電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁剎車制動(dòng)器動(dòng)作，主軸瞬間剎車，大托板帶動(dòng)鏜刀快速退出到位，等待下一個(gè)加工動(dòng)作，一個(gè)來回加工循環(huán)結(jié)束，下一個(gè)循環(huán)繼續(xù)工作，周而復(fù)始，直到按下停止按鍵，結(jié)束整個(gè)工作過程，設(shè)備停機(jī)待命。工件卡具是液壓卡頭，設(shè)有壓力不足報(bào)警顯示，提示使用者注意。

2.2 設(shè)備電氣控制方案

考慮到本案設(shè)備對(duì)加工精度沒有非常嚴(yán)格的要求，制定了比較經(jīng)濟(jì)的控制系統(tǒng)解決方案?；?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/臺(tái)達(dá)">臺(tái)達(dá)自動(dòng)化平臺(tái)的雙頭數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)原理組成示意圖如圖1所示。

圖1 雙頭數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)

上位控制器采用臺(tái)達(dá)數(shù)控系統(tǒng)A2P－1單軸控制器，成本較低，完全適合客戶的應(yīng)用場(chǎng)合，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)給伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行脈沖命令，實(shí)行精準(zhǔn)定位要求，大托板運(yùn)行由伺服系統(tǒng)控制，考慮到大托板運(yùn)轉(zhuǎn)慣量的實(shí)際需要，我們選擇臺(tái)達(dá)A系列3.0KW中慣量伺服馬達(dá)，提供充足的動(dòng)力來源。主軸電
機(jī)5.5KW，選擇了兩臺(tái)臺(tái)達(dá)B系列交流變頻調(diào)速器，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到3000RPM，通過變頻器數(shù)字操作面板實(shí)時(shí)顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)頻繁起動(dòng)、電磁剎車制動(dòng)停止。頻率指令來源外部電位器旋鈕，根據(jù)不同工件的加工要求人工調(diào)速。變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)命令由繼電器觸點(diǎn)控制，由數(shù)控系統(tǒng)輸出開關(guān)命令。

2.3 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（1）數(shù)控系統(tǒng)：臺(tái)達(dá)PUTNCA2P－1，一臺(tái)。
（2）伺服驅(qū)動(dòng)器：臺(tái)達(dá)ASD－A3023MA，一臺(tái)。
（3）伺服馬達(dá)：臺(tái)達(dá)ASMT－30M250AK，1臺(tái)。
（4）變頻器：臺(tái)達(dá)VFD055B43A，2臺(tái)。

3、臺(tái)達(dá)A2P系統(tǒng)調(diào)試

根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況，JOG（手動(dòng)）方式下估算出伺服負(fù)載慣量比值，根據(jù)該值，使用伺服增益計(jì)算軟件調(diào)試伺服增益，反復(fù)測(cè)試，調(diào)整到合適的加工精度狀態(tài)下。變頻器設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，調(diào)速和運(yùn)轉(zhuǎn)命令由外部提供。A2P數(shù)控系統(tǒng)用戶加工程序和其它的數(shù)控產(chǎn)品不太一樣，類似填寫電子表格形式，最終程序如下：

4、結(jié)束語

本案例技術(shù)方案比較容易實(shí)現(xiàn)，本文并非突出技術(shù)創(chuàng)新，只是借助本文，體現(xiàn)臺(tái)達(dá)DELTA機(jī)電產(chǎn)品在機(jī)電一體化解決方案和性價(jià)比方面的優(yōu)勢(shì)，能夠在滿足客戶實(shí)際技術(shù)需求的基礎(chǔ)上，盡量為客戶節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，也為其他用戶應(yīng)用臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)要求提供了借鑒和參照經(jīng)驗(yàn)。