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數控車(chē)床可編程臺尾的結構與控制
數控車(chē)床是現代工業(yè)中應用非常廣泛的一類(lèi)金屬加工設備，下面是小編搜集的一篇數控車(chē)床探究的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：文章針對數控車(chē)床的可編程臺尾結構進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究，提出多種模型，并對控制模型進(jìn)行逐一分析，研究了相關(guān)控制邏輯，分析了各種可編程臺尾結構的優(yōu)點(diǎn)與不足。
關(guān)鍵詞：數控車(chē)床,可編程臺尾,臺尾結構,控制模型,金屬加工設備
1、可編程臺尾的特點(diǎn)
數控車(chē)床是現代工業(yè)中應用非常廣泛的一類(lèi)金屬加工設備，數控車(chē)床主要用于加工回轉件，比較常見(jiàn)的是加工盤(pán)類(lèi)零件和軸類(lèi)零件。盤(pán)類(lèi)零件的加工一般僅采用卡盤(pán)卡緊方式就能滿(mǎn)足要求，而對于軸類(lèi)零件特別是對于長(cháng)軸類(lèi)零件的加工，需要使用卡盤(pán)和臺尾結構，采取一卡一頂的裝卡方式，所以對于數控車(chē)床的加工而言，良好、可靠、高效的臺尾結構非常重要�？煽扛咝У呐_尾結構，不僅能保證數控車(chē)床所加工零件的加工質(zhì)量，而且可以大大提高加工效率，對于提升數控車(chē)床的自動(dòng)化程度也非常重要。
傳統的臺尾結構，主要是手動(dòng)搬動(dòng)臺尾體沿數控車(chē)床的Z軸導軌移動(dòng)或沿臺尾專(zhuān)用導軌移動(dòng)，臺尾的移動(dòng)由人力搬動(dòng)，臺尾體被搬到指定位置后，扳動(dòng)手柄將臺尾底板鎖到臺尾移動(dòng)的導軌上。用人力旋轉臺尾套筒的進(jìn)退的手柄，將臺尾體內的套筒旋出頂緊工件，再通過(guò)鎖緊手柄將臺尾套筒鎖緊�？梢�(jiàn)傳統的數控車(chē)床的臺尾結構操作起來(lái)費時(shí)費力，隨著(zhù)數控車(chē)床產(chǎn)品日新月異的發(fā)展，特別是智能化數控車(chē)床產(chǎn)品的涌現，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，數控車(chē)床行業(yè)特別需要一種新興的數控車(chē)床臺尾結構的出現，來(lái)代替原有傳統的數控車(chē)床的臺尾結構。
數控車(chē)床的可編程臺尾，不同于傳統臺尾結構，是一種具備可以參與數控車(chē)床加工編程的新型臺尾結構。在對可編程臺尾的控制過(guò)程中，數控車(chē)床的數控系統可以用M代碼、B代碼或其他可以參與數控車(chē)床加工編程的代碼指令，自動(dòng)控制臺尾或臺尾套筒的進(jìn)退，并對臺尾或臺尾套筒的位置進(jìn)行檢測，控制臺尾或臺尾套筒前進(jìn)或后退到數控車(chē)床加工需要的位置，來(lái)完成對數控車(chē)床加工零件的頂緊。這樣可以提高數控車(chē)床加工效率，特別是對于數控車(chē)床與自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)(桁架機器手自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)或關(guān)節機器手自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn))組線(xiàn)時(shí)，可以高效、精準地提高數控車(chē)床的裝卡效率，從而大大提高數控車(chē)床的加工節拍，極大地方便數控車(chē)床的加工，實(shí)現完全自動(dòng)化加工，有效地提高數控車(chē)床的智能化水平和自動(dòng)化水平。
2、多種可編程臺尾的結構與控制研究
2.1 采用檢測開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)易可編程臺尾結構
這里介紹一種簡(jiǎn)單的可編程臺尾結構――采用檢測開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)易可編程臺尾結構。
結構上：在普通臺尾結構的臺尾體后端增加一個(gè)隨臺尾套筒進(jìn)退的長(cháng)桿，再增加兩個(gè)與臺尾體固定的，用來(lái)檢測臺尾套筒運動(dòng)位置的無(wú)觸點(diǎn)光電檢測開(kāi)關(guān)，即構成了這種可編程臺尾結構。
控制上：臺尾套筒前后移動(dòng)由數控系統輸出控制代碼M32(臺尾套筒前進(jìn));M33(臺尾套筒后退)來(lái)實(shí)現，臺尾套筒行程控制用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)檢測到的位置信號反饋給數控系統。前進(jìn)開(kāi)關(guān)到位信號，用來(lái)確保臺尾套筒有效的頂緊工件，后退限位開(kāi)關(guān)作為臺尾套筒退回到位的確認信號。根據被加工工件長(cháng)度來(lái)調整這兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)位置。如果臺尾套筒伸出不到位，臺尾套筒前進(jìn)開(kāi)關(guān)發(fā)不出信號，機床主軸就不能啟動(dòng)。在程序編寫(xiě)和自動(dòng)加工過(guò)程中，臺尾套筒前進(jìn)、臺尾套筒后退檢測開(kāi)關(guān)分別被采集到數控系統的PLC控制程序中，作為臺尾套筒前進(jìn)指令代碼M32和臺尾套筒前進(jìn)指令代碼M33的應答信號。此種結構較為簡(jiǎn)單。
2.2 采用直線(xiàn)光柵尺的可編程臺尾結構
在第一種可編程臺尾研究的基礎上，這里介紹另一種結構。
結構上：此種臺尾結構的特點(diǎn)與前面提到的第一種可編程臺尾結構相似，只是使用光柵尺結構代替了檢測臺尾套筒前進(jìn)、后退的位置檢測開(kāi)關(guān)。
控制上：數控系統檢測臺尾所帶光柵尺的反饋位置數據，數控系統將可編程臺尾體等同于虛擬軸進(jìn)行控制，通過(guò)G0等G代碼控制臺尾的運行位置，結合光柵尺的反饋位置，通過(guò)數據比較計算，來(lái)實(shí)現對臺尾的控制。此種可編程臺尾結構的優(yōu)點(diǎn)是控制位置相對較為靈活，難點(diǎn)在于對光柵尺的模擬量數據的讀入與識別，因某些數控系統不接收反饋的模擬量信號，或者需要通過(guò)特殊的DA轉換裝置來(lái)完成對數據的轉換。
2.3 通過(guò)液壓插銷(xiāo)借用Z軸拖動(dòng)臺尾的可編程臺尾結構
這里再介紹一種間接利用數控車(chē)床伺服軸移動(dòng)來(lái)實(shí)現可編程臺尾控制的結構――通過(guò)液壓插銷(xiāo)借用Z軸拖動(dòng)臺尾的可編程臺尾結構。
結構上：此種可編程臺尾結構，采用液壓缸帶動(dòng)液壓插銷(xiāo)結構、Z軸撞停到位開(kāi)關(guān)結構，使臺尾體與Z軸床鞍之間有效連接，數控系統控制液壓插銷(xiāo)的動(dòng)作，利用Z軸帶動(dòng)床鞍移動(dòng)到相應位置。
控制上：此種可編程臺尾的動(dòng)作順序邏輯為：(1)Z軸運行到臺尾附近;(2)Z軸到位撞停開(kāi)關(guān)觸發(fā);(3)數控系統通過(guò)PLC控制液壓插銷(xiāo)伸出;(4)檢測液壓插銷(xiāo)到位;(5)數控系統控制Z軸拖動(dòng)臺尾運行到指定位置;(6)松開(kāi)液壓插銷(xiāo);(7)檢查插銷(xiāo)退出到位;(8)移走Z軸。此種可編程臺尾結構比較簡(jiǎn)捷，控制難點(diǎn)在于PLC邏輯控制上。
2.4 采用伺服電機控制的可編程臺尾結構
有了前面的研究，這里介紹一種較為復雜的應用于數控車(chē)床的可編程臺尾結構――采用伺服電機控制的可編程臺尾結構。
結構上：采用交流伺服電機作為可編程臺尾的控制軸(W軸)，來(lái)實(shí)現對可編程臺尾的控制。由W軸交流伺服電機(帶抱閘)通過(guò)滾珠絲杠驅動(dòng)，沿Z軸方向移動(dòng)。W軸伺服電機(后端裝有絕對編碼器)通過(guò)聯(lián)軸器直接連接到相應的滾珠絲杠上，進(jìn)而驅動(dòng)臺尾的運動(dòng)與完成位置控制。
控制上：W軸交流伺服電機所起的作用是驅動(dòng)臺尾體快移定位到數控系統指令要求的位置，而頂緊工件主要靠可編程臺尾體上的液壓缸，同時(shí)臺尾體到位后，臺尾體的鎖緊靠臺尾體底面壓板。在數控系統的控制中，可以對控制臺尾的W軸伺服電機，采用PLC軸或IO LINK軸的形式進(jìn)行控制，通過(guò)編寫(xiě)PLC控制程序，使用B代碼加G0等位置移動(dòng)指令控制可編程臺尾的高速精準定位。采用類(lèi)似控制伺服軸一樣的方式控制此種類(lèi)型的可編程臺尾。因伺服電機的移動(dòng)速度快、定位精準、啟停平穩，所以此種可編程臺尾結構在高速、高精加工應用中有很大的優(yōu)勢，此種可編程臺尾結構也是很多高檔數控車(chē)床比較青睞的臺尾結構。
3、多種可編程臺尾結構的比較分析
上文對四種應用于數控車(chē)床的可編程臺尾結構進(jìn)行了研究，各種方案的優(yōu)點(diǎn)和不足如下：
方案1(采用檢測開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)易可編程臺尾結構)：優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、成本低、易實(shí)現;缺點(diǎn)是不移動(dòng)開(kāi)關(guān)位置的情況下，不能任意位置靈活編程，精度與臺尾運行速度一般。方案2(采用直線(xiàn)光柵尺的可編程臺尾結構)：優(yōu)點(diǎn)是結構不復雜、較易實(shí)現;缺點(diǎn)是成本較高、某些數控系統不能直接接收模擬量信號，光柵尺信號處理比較繁瑣。方案3(通過(guò)液壓插銷(xiāo)借用Z軸拖動(dòng)臺尾的可編程臺尾結構)：優(yōu)點(diǎn)是結構不復雜、成本適中，較易實(shí)現;缺點(diǎn)是定位精度一般，插銷(xiāo)故障率較高，需提高相關(guān)部件的剛性。方案4(采用伺服電機控制的可編程臺尾結構)：優(yōu)點(diǎn)是運行速度快、定位精準、鎖緊力大;缺點(diǎn)是成本高，設計調試較為復雜。
4、結語(yǔ)
可編程臺尾的結構與控制研究對于數控車(chē)床的加工效率的提升、機床可靠性研究和數控車(chē)床產(chǎn)品的智能化研究很有意義，相信可靠高效的可編程臺尾結構的應用必將提升數控車(chē)床的整體自動(dòng)化水平。
參考文獻
[1] 顧繩谷.電機及拖動(dòng)基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.
[2] 宋緒丁.機械制造技術(shù)基礎[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2011.
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