一、閥門專用機(jī)床大型動(dòng)梁技術(shù)要點(diǎn)

1、大型動(dòng)梁部件的加工聯(lián)動(dòng)技術(shù)

在國(guó)內(nèi)動(dòng)梁產(chǎn)品中，多采用液壓平衡動(dòng)梁，但是由于受到液壓波動(dòng)的影響，動(dòng)梁無法參與加工聯(lián)動(dòng)，導(dǎo)致理論上Z軸加W軸的加工行程，實(shí)際只有Z軸行程可以在加工聯(lián)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)，大行程的加工只能通過多次的動(dòng)梁移動(dòng)、多次的接刀加工才能完成，影響加工效率和精度。針對(duì)此問題，一般采用大型動(dòng)梁重錘平衡技術(shù)，動(dòng)梁參與加工聯(lián)動(dòng)可在Z軸方向上增加加工行程超過一倍，擴(kuò)大加工范圍，保障產(chǎn)品復(fù)合加工的效率和精度。

2、大型動(dòng)門動(dòng)梁的同步控制技術(shù)

一般大型機(jī)床的龍門柱兩邊采用完全相同的傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但是移動(dòng)部件一般由動(dòng)門、動(dòng)梁和切削頭這類部件所構(gòu)成，并不能形成完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，因此運(yùn)行過程中受力和受熱均不對(duì)稱，導(dǎo)致出現(xiàn)各種不穩(wěn)定的擾動(dòng)，往往也難以完全保證動(dòng)門動(dòng)梁框架移動(dòng)的同步協(xié)調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)生機(jī)械耦合，這可能損壞動(dòng)門動(dòng)梁框架或驅(qū)動(dòng)部件。尤其是對(duì)于大跨度動(dòng)門動(dòng)梁結(jié)構(gòu)，龍門框架運(yùn)動(dòng)的不協(xié)調(diào)所產(chǎn)生的不良后果尤為嚴(yán)重。

針對(duì)大型多龍門復(fù)合機(jī)床，動(dòng)門動(dòng)梁的同步驅(qū)動(dòng)應(yīng)滿足同步位置精度和進(jìn)給，需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)門動(dòng)梁兩端進(jìn)給裝置在速度、加速度、位置的三重動(dòng)態(tài)同步，以提高雙驅(qū)同步的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能。由于在多個(gè)回路間存在著強(qiáng)烈的耦合和諸多不確定性，因此研究新的高精度同步進(jìn)給控制技術(shù)。為此，一方面通過研究驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，優(yōu)化控制參數(shù)，測(cè)試與分析同步控制性能，確定較佳的同步精密進(jìn)給控制策略及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)速度、位置、加速度的三重動(dòng)態(tài)同步；另一方面，通過導(dǎo)軌間隙和導(dǎo)軌螺距誤差的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，長(zhǎng)導(dǎo)軌制造和裝配誤差，熱變形所引起的導(dǎo)軌間隙和導(dǎo)軌螺距動(dòng)態(tài)不對(duì)稱誤差，進(jìn)一步提高同步控制精度。

閥門鉆床選型的決策依據(jù)為：工件裝夾便捷化、加工精度高、生產(chǎn)效率較大化和設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定等，閥門鉆床選型的主要指標(biāo)通常包括刀具尺寸、功率、加工精度、定位精度和主軸轉(zhuǎn)速等。

二、閥門專用機(jī)床電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

以硬件與軟件的角度，對(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)進(jìn)行剖析。

上位機(jī)：在這個(gè)系統(tǒng)中工控機(jī)就是上位機(jī)，工作人員在人機(jī)交互界面進(jìn)行操作，操作內(nèi)容就是將數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)的加工流程之中，并使其進(jìn)行讀取，界面的人性化設(shè)計(jì)支持人工修改加工參數(shù)，這此改動(dòng)將快速被處理系統(tǒng)識(shí)別，然后根據(jù)相關(guān)行業(yè)協(xié)議，把這部分參數(shù)數(shù)據(jù)輸入運(yùn)動(dòng)控制器，繼而實(shí)現(xiàn)原定的操作動(dòng)作。

SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器：如果說控制系統(tǒng)是閥門專用機(jī)床的大腦，有鑒于此，SIMOTION具有良好的穩(wěn)定性，整個(gè)系統(tǒng)也就能夠平穩(wěn)的運(yùn)行對(duì)于研究對(duì)象所配置的SIMOTION來源于德國(guó)西門子公司，它的組成部分為PLC5300和運(yùn)動(dòng)控制器。在控制方面它具有PLC一貫具有的穩(wěn)定性，不僅如此，其還兼具運(yùn)動(dòng)控制方面的靈活性。

電源模塊：電源模塊運(yùn)用變換頻率的形式，實(shí)現(xiàn)常用交流電向直流電的轉(zhuǎn)換，之后使用一種稱之為逆變器的元件，再將直流電變成工程所需的特定頻率的交流電。借助電源模塊SIMOTION控制系統(tǒng)將工業(yè)供電變成直流，再輸送至各個(gè)電機(jī)模塊。電源模塊進(jìn)行細(xì)分還有兩類，其一是可調(diào)電源模塊，之所以稱之為可調(diào)，是因?yàn)槠淇梢园匆髮⑥D(zhuǎn)換過的直流電控制在特定范圍，并能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)使其在該范圍內(nèi)線性變化；與之對(duì)應(yīng)的是一種不可調(diào)電源塊，其只可控制固定電壓的直流電，不過這種電源塊有其的應(yīng)用領(lǐng)域。

電機(jī)模塊：這部分實(shí)現(xiàn)的作用就是將六百伏的直流電，通過轉(zhuǎn)換變成特定頻率的三相交流電，然后將能源供給電機(jī)使用。

光柵尺：電機(jī)自身裝配有編澤工具，然而這種編碼器有一定的精度限制，基本上控制在十微米，不過這還是不能滿足我們五微米的要求?；诖朔N考慮，需要使用光柵尺定位工作臺(tái)，之后把測(cè)得的位置傳遞給控制器。

主軸：閥門專用機(jī)床的主軸由于要求較多，而且十分穩(wěn)定，同時(shí)能夠工作很長(zhǎng)時(shí)間具有較高的壽命。它的冷卻系統(tǒng)性能優(yōu)良，循環(huán)的工質(zhì)為干凈的水，在裝夾上使用啟動(dòng)夾緊道具，這種方法穩(wěn)定，效果優(yōu)良。

變頻器：眾所周知，作為主軸經(jīng)常需要進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，故而要保證精密性，這就必然要使用到一種高速變頻器。就功能上來看，常用的V系列變頻器是可以實(shí)現(xiàn)的。然而，由于不能匹配串行接口，將導(dǎo)致信息流通不順暢，為廠解決這個(gè)問題，研究人員嘗試使用模擬量進(jìn)行控制，成效斐然。