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当前位置: 首页 > 新闻频道 > 设备改造 > 数控机床主轴改造
数控机床主轴改造
来源:中国数控机床网   发表时间:2019/7/5 10:06:00  浏览次数:
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      一、伺服技术


  伺服系统是机电产品中的重要环节,其控制性能反映了机电设备的控制质量。伺服系统的发展经历了由液压到电气,电气伺服又经历了由模拟到模拟•数字混合再到全数字化伺服的演进过程。伺服系统根据所驱动的电机对象,又分为直流(DC)伺服系统和交流(AC)伺服系统。到90年代初期,随着微处理技术、高性能半导体功率器件等制造工艺的发展及性价比的日益提高,交流伺服技术逐渐成为主导产品。
  交流伺服系统按其驱动电动机的类型,主要有两大类:交流永磁同步(SM型)电动机伺服系统和交流感应式异步(IM型)电动机伺服系统。感应式异步电动机伺服系统由于感应式异步电动机结构坚固、制造容易、价格低廉,具有良好的发展前景,是未来伺服技术的发展方向之一。
  随着市场竞争的日趋激烈,用户对所需产品提出了更高的技术和更合理的性能价格比的要求。交流伺服系统以其出色的性能完成了对产品的加工过程、加工工艺和综合性能的改造,在工业领域中得到了日益广泛的应用。

    二、技术进步造就效率和节省


  自2003年,易控科技有限公司推出了全数字交流异步伺服控制器系列产品,并成功应用到机床、油田机械、电梯、塑料机械行业,为客户赢取了显著经济效益。
  在产品的推广过程中,我们深切体会到,企业效益升级的本源来自于其自身产品技术含量的提升。时光公司产品具有交流化、数字化、集成化和智能化的技术内涵,为用户产品提高了技术含量,并充分提高了客户产品的生产效率、系统传动效率和原材料使用效率,带来了对产品安装、调试、维护的节省,以及最终用户能耗成本支出的节省。
  

    三、数控机床主轴改造案例


  (一)改造要点
  CYNC-500P机床(采用西门子802C数控单元)是两坐标(纵向Z、横向X)连续控制卧式数控机床,能自动完成内外圆表面、圆锥面、圆弧面、端面、多种螺纹(公英制螺纹、锥螺纹、端面螺纹)、钻、铰、镗孔等车削加工。
  改造要点:主轴驱动采用本公司11KW伺服控制器驱动11KW电机,取消变速箱,保留一级皮带传动。原设计是机械变速3档6级 / 变频调速3档无级,改造后的主轴为伺服主轴,实现无级变速(不必每次机床上电时,必须在MDA方式下用S代码输入确定主轴档位,手动方式下的转速才能以参数设定的数值转动),实现恒线速切削,可以长时间高、低速运行,主轴可以定位。
     (二)系统选型及配置
  1. 伺服控制器
     2. 主轴电机

4. 皮带轮:110mm/245mm 减速比:2.2273
  5. 皮带:1600*4*2
  6. 制动电阻: RXHG-1100W 50Ω
  
  (三)改造方案
  机床数控单元为西门子802C,主轴驱动为连续直流电压(0~10V和-10V~+10V可变),精度相当于12位D/A输出。伺服控制按脉冲列和模拟量两种输入方式实施:
  方案一:脉冲列方式
  ·原理:将NC侧的模拟量输出信号(-10V~+10V)通过F/V转换单元(输出频率0~250KHZ)转换为脉冲列信号后经过控制器内部运算,转化为频率进行速度控制。
  ·接线方式:按照控制器单脉冲列方式接线。
  ·试验结果:运行状况比较理想,考虑到此方法需要外接电路,而用模拟量直接连接更加简洁,如果可以达到精度要求,选择模拟量控制为佳。
  方案二:模拟量方式
  ·原理:将+10V和-10V信号分开,接口板经过改造后,模拟量接口为0~-10V和0~+10V分别对应相应地址,精度由原来的准十位提高到十一位。
  ·接线方式:只需引入模拟量信号和相应I/O信号即可。
·试验结果:实现正向6~2500rpm、反向4~2500rpm平稳调速,可达到定位、恒线速度加工的要求。
  分析比较
  方案一、二经试验证明均为可行方案:方案二连接简单、控制方便;但由于本控制器A/D精度为11位,如果不能达到客户要求、可选用方案一(需要外加转换模块)
  
   (四)结论
  1. 伺服主轴与机械变速主轴、变频变速主轴相比在调速范围、速度精度、定位功能、机械结构的简化方面具有较明显的优势。
  2. 机械结构简化,节省了金属材料。
  3. 操作简化,降低了机械故障率及维修成本。
  4. 控制范围增大,控制精度提高,控制电机效率提高。
  5. 提高了机床的加工精度和生产效率。
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