本論文課題以蘇州江源精密機(jī)械有限公司與意大利共同合作研發(fā)的TH6213臥式 鏜銑加工中心主軸及主軸箱部件為研宄對象。該款機(jī)床研發(fā)項目被列為2011年度江 蘇省工業(yè)支撐項目以及2014年度江蘇省重大科技成果轉(zhuǎn)化項目。
在本文上述環(huán)節(jié)中,通過分析主軸熱源、初始條件以及邊界條件等因素,計算得 出了主軸、ZF減速箱、主軸箱等部件的穩(wěn)態(tài)溫度場、瞬態(tài)溫度場以及相應(yīng)的熱-結(jié)構(gòu) 耦合分析結(jié)果,本節(jié)主要通過跑車試驗,對特定溫度測點的溫度變化情況進(jìn)行測量, 并與有限元溫度場分析結(jié)果進(jìn)行對比,分析誤差產(chǎn)生的原因。
鏜銑加工中心是一種鏜銑床復(fù)合式的精工機(jī)床,由于鏜銑床共用一 個工作臺,所以鏜銑床不能同時工作,必須被分在兩個軸組中,所以對其控制的 精工系統(tǒng)要有多通道多軸控制的能力。基于控制功能和穩(wěn)定性要求,本加工中心 選用了 UMAC多軸運動控制器為下位機(jī),以工控機(jī)(IPC)為上位機(jī),即采用“NC 嵌入PC”型開放式精工系統(tǒng)控制鏜銑加工中心。該精工系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用主從 結(jié)構(gòu),IPC的CPU為主CPU,主要負(fù)責(zé)精工系統(tǒng)的管理和人機(jī)交互等功能的實現(xiàn)。 UMAC的DSP為從CPU,負(fù)責(zé)底層的速度和軌跡控制等。其中工控機(jī)與UMAC 通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊,加工中心精工系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。
本章主要介紹了鏜銑加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)、伺服電機(jī)的計算、UMAC運動控 制器的特點、主要功能以及相關(guān)板卡的功能,根據(jù)需要選擇了 UMAC的板卡及伺 服系統(tǒng)的控制方式。根據(jù)加工中心的特點,結(jié)合UMAC和NUM伺服系統(tǒng)設(shè)計出 了機(jī)床電氣原理圖。
完整的精工系統(tǒng)有軟件部分和硬件部分,軟件在硬件的支持下運行,離開軟 件,硬件便無法工作,兩者缺一不可,而軟件是精工系統(tǒng)工作的控制核心?;?UMAC的鏜銑加工中心的精工系統(tǒng)是在工控機(jī)的基礎(chǔ)上對UMAC運動控制器進(jìn)行 二次開發(fā),將工控機(jī)與UMAC結(jié)合在一起,充分發(fā)揮各自的職能和優(yōu)勢。利用上 位機(jī)開發(fā)的精工系統(tǒng)是整個加工中心的指揮中心,其設(shè)計的好壞直接影響加工中 心的精度和穩(wěn)定性。
伺服系統(tǒng)是精工系統(tǒng)中重要的組成部分,是連接精工系統(tǒng)與機(jī)床本體的紐帶。 加工中心中,伺服系統(tǒng)接收NC發(fā)出的指令,經(jīng)過伺服系統(tǒng)的變換和放大,發(fā)送給 伺服電機(jī),伺服電機(jī)帶動傳動機(jī)構(gòu)完成機(jī)床的控制運動。通過精工系統(tǒng)的控制過 程,可以看出伺服系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能的好壞,影響了精工機(jī)床的加工精度、可 靠性和穩(wěn)定性。PID調(diào)節(jié)是系統(tǒng)穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的典型方法,本章通過分析UMAC的 PID調(diào)節(jié)原理,對伺服系統(tǒng)的PID反饋、速度及加速度前饋進(jìn)行了調(diào)節(jié),使系統(tǒng) 獲得了良好的穩(wěn)定性、快速性和精確性
準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)PID各參數(shù)可實現(xiàn)系統(tǒng)在高速運行的條件下,能夠快速的做出響 應(yīng)且不超調(diào);機(jī)床在速度低的情況下,不產(chǎn)生“爬行“現(xiàn)象。
運用到鉆攻中心加工的壓鑄產(chǎn)品的主要特征為:小件、數(shù)量龐大、鋁制品、多孔、多攻牙 因為壓鑄產(chǎn)品是一個很廣泛的詞語,在今天精益求精的時代很多行業(yè)使用的壓鑄產(chǎn)品都是需要精加工的,最為常見的就是我們?nèi)沼玫氖謾C(jī)殼(我們會把手機(jī)行業(yè)鉆攻中心的應(yīng)用單獨的介紹)、耦合器、LED燈罩、電動工具等等鋁制品配件。鉆攻中心貌似就是為壓鑄產(chǎn)品的精加工而誕生的,再整個鉆攻中心行業(yè)的銷售中,壓鑄產(chǎn)品行業(yè)所購買的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它的行業(yè),當(dāng)然這個沒有做過統(tǒng)計,但是本人以自已的銷售經(jīng)驗做一個評估,壓鑄產(chǎn)品行業(yè)所購買的鉆攻中心應(yīng)占到所有鉆攻中心銷量的80%-90%,也因為這樣鉆攻中心在短短幾年的時間里銷售的數(shù)量便遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過了其所有相似的機(jī)床。
自動換頭頭庫結(jié)構(gòu)獨立于機(jī)床安裝,互換性好,定位精度高,加工中心一次裝夾工件后,通過自動換頭可以實現(xiàn)五面體加工,提高加工效率,經(jīng)用戶長期使用后,反饋良好。
本節(jié)通過對SEB170角接觸球軸承的有限元模型的改進(jìn)、溫度場的分析,得出了 其溫度場分布的結(jié)果,為接下來對機(jī)床主軸溫度場的分析提供了依據(jù)。