就數(shù)控機(jī)床而言,除了進(jìn)給殴蹄、主軸因有精度要求,一般采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)外,對(duì)于刀庫、機(jī)械手等輔助驅(qū)動(dòng)可采用變頻調(diào)速器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)侄侨。變頻調(diào)速器連線簡單,調(diào)試方便兄哮。

某廠XH715B型立式加工中心屬輕型機(jī)床,其換刀機(jī)構(gòu)包括鏈?zhǔn)降稁旒巴馆?a target="_blank" class="mmstipa1" >機(jī)械手。在考慮設(shè)計(jì)方案時(shí),由于刀庫气凫、機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)要求不高,但又要求有變速参匀、定位、換向功能,因此,采用惠豐變頻器拖動(dòng)普通交流電動(dòng)機(jī)的方案市协。因?yàn)榈稁旌蜋C(jī)械手是分時(shí)運(yùn)動(dòng)的,故由一臺(tái)惠豐變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)普通交流電動(dòng)機(jī),其驅(qū)動(dòng)原理見圖1昭仓。

實(shí)際調(diào)試時(shí),我們分別應(yīng)用惠豐變頻器的正反轉(zhuǎn)功能與多段速運(yùn)行功能,滿足刀庫的正反轉(zhuǎn)與兩級(jí)速度要求。利用兩個(gè)接近開關(guān)進(jìn)行刀庫計(jì)數(shù)及精確定位瞬芒。接近開關(guān)信號(hào)時(shí)序圖如圖2所示凯辆。每一個(gè)TM周期為刀庫傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒的距離。通過計(jì)算得知,刀庫齒輪每轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)齒為一個(gè)刀套的距離接吠。通過PLC運(yùn)算處理,利用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),可實(shí)現(xiàn)刀庫計(jì)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)宜裂。并在刀庫運(yùn)行至目標(biāo)刀位前一刀庫位置時(shí)進(jìn)行減速運(yùn)轉(zhuǎn)(變頻調(diào)速器運(yùn)行頻率為10～15Hz),至目標(biāo)刀位停止。以前我廠刀庫檢測(cè)定位采用一個(gè)絕對(duì)編碼器,且多為進(jìn)口的,現(xiàn)在采用兩個(gè)接近開關(guān)即可實(shí)現(xiàn),降低了成本,且性能可靠缕圣。刀庫快速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),變頻調(diào)速器運(yùn)行頻率為30～40Hz,慢速時(shí)為10～15Hz,可以進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),就近找刀掀哎。由于刀庫降速比大,慣性大,運(yùn)行速度可以不必太快,故實(shí)現(xiàn)定位功能較為容易。

在調(diào)試機(jī)械手時(shí),出現(xiàn)了一問題,即機(jī)械手停止運(yùn)行時(shí),不能準(zhǔn)確停在零位旺坠。機(jī)械手有一個(gè)零位開關(guān),換刀時(shí),要求機(jī)械手從零位開始起動(dòng),運(yùn)行時(shí)零位信號(hào)由1變?yōu)?,低電平輸出乔遮。當(dāng)再次回到零位時(shí),零位信號(hào)則由0變?yōu)?,高電平輸出,此時(shí)要求機(jī)械手停止運(yùn)行,并準(zhǔn)確停在零位(圖3)。由于機(jī)械手慣性小,運(yùn)行速度快,當(dāng)NC再次檢測(cè)到零位信號(hào)時(shí),即零位信號(hào)由0變?yōu)?時(shí),馬上發(fā)出指令讓機(jī)械手停止運(yùn)行,但其停止位置往往越過零位,見圖3中A位置取刃。這顯然是不允許的,因?yàn)闄C(jī)械手稍微偏離零位,當(dāng)機(jī)床Z軸向下運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)撞上機(jī)械手造成損害蹋肮。經(jīng)過觀察分析,發(fā)現(xiàn)造成這種情況是因?yàn)楦咚龠\(yùn)行的電動(dòng)機(jī)若由變頻器驅(qū)動(dòng),其停止時(shí)會(huì)有很大一部分動(dòng)能傳遞至傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上。如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)慣性大,可能不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響,而對(duì)于凸輪機(jī)械手這樣的小慣性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則會(huì)產(chǎn)生明顯影響璧疗。當(dāng)我們?cè)黾幼冾l調(diào)速器的
制動(dòng)單元時(shí),效果不甚明顯括尸。為此,我們?cè)黾恿艘粋€(gè)能耗制動(dòng)回路,見圖1虛框部分。當(dāng)機(jī)械手運(yùn)行至零位時(shí),立即把驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與變頻調(diào)速器斷開,并將電動(dòng)機(jī)電樞的三根線連至制動(dòng)電阻上病毡。這樣,電機(jī)中的動(dòng)能大部分泄放到制動(dòng)電阻上,剩余動(dòng)能很小,對(duì)機(jī)械手的停止位置就不會(huì)產(chǎn)生明顯影響濒翻。經(jīng)過多次試驗(yàn),機(jī)械手停止位置都變得比較準(zhǔn)確了。后來我們?cè)诖?br>基礎(chǔ)上,為機(jī)械手增加了一個(gè)更直接的零位開關(guān)(或稱作機(jī)械手保護(hù)開關(guān)),整個(gè)換刀機(jī)構(gòu)的運(yùn)行就更加可靠啦膜、安全有送。

通過這臺(tái)機(jī)床調(diào)試,我們認(rèn)為交流變頻調(diào)速器作為數(shù)控機(jī)床輔助驅(qū)動(dòng),尤其是換刀機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置,不失為一種低成本、可靠僧家、方便的驅(qū)動(dòng)方案雀摘∫酥可以預(yù)見,今后變頻調(diào)速器在數(shù)控機(jī)床上將得到更為廣泛的應(yīng)用。

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