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数控卷板机床主轴分段无级调速及控制

发布时间：2018/12/24

　　一、概述
　　CNC对主轴驱动的控制通过以下三种方式：
　　(1)卷板机主轴模拟电压输出端口输出0~±IOV的模拟电压到主轴驱动器，该电压的大小用来控制主轴电动机的转速，电压的正／负用来控制主轴电动机的旋转方向。
　　(2)卷板机主轴模拟电压输出端口输出0～10V的单极性模拟电压到主轴驱动器，电压的大小控制主轴电动机的转速，用正转、反转开关量信号来控制主轴电动机正／反转。
　　(3)选择CNC输出的12位二进制码或者2位或3位BCD码开关量信号到主轴驱动器，控制主轴的转速。
　　这三种方法都可以实现主轴电动机的无级调速。对于数控卷板机、铣床、加工中心等通用型的数控卷板机床，要求恒功率区域的变速范围尽可能大，切削要求低速大转矩。而采用无级调速，主轴低速段的输出转矩常常无法达到强力切削的要求。如果使用无级调速，就必须增加主轴电动机的功率，这样，主轴电动机与其驱动装置的体积、质量和成本势必要增加。因此，数控卷板机中采用齿轮变速和无级调速结合的方式，也就是分段无级调速方式。
　　图7所示分别为采用齿轮变速和不采用齿轮变速时主轴的输出特性曲线，可以看出，采用齿轮变速使低速时电动机的输出转矩变大，但同时降低了主轴电动机的最高转速。
　　

　　二、自动换挡的控带0
　　图7主轴输出特性曲线对比
　　数控卷板机床通常用CNC控制茵轮自动变挡，满足低速转矩和主轴最大转速的要求。数控卷板机床使用两挡就可以满足需求，一般CNC会提供2—4挡变速功能。图7．8所示为主轴分段无级调速的结构示意图。
　　

　　图8主轴分段无级调速的结构不意图
　　具体的变挡方式由可编程控制器来完成，常常采用液压拨叉或者电磁离合器来带动不同齿轮的啮合。对变速时出现的顶齿现象，数控卷板机床采用由CNC控制主轴低速转动和脉动的方式来实现齿轮顺利啮合。变速时主轴电动机低速转动或脉动的速度可以通过CNC中的参数来设定。
　　图9所示为一般数控卷板机床自动换挡的时序过程。
　　CNC通过M41一M44代码进行齿轮变速，四挡分别对应的最高主轴转速由CNC系匀参数来设定。当CNC读到s指令时，输出相应的M代码，并送到可编程控制器。50m后，M代码稳定，读取的数据正确，CNC发出M选通信号，命令PLC读取并执行M一码，M选通信号持续100ms。
　　PLC接收到信号后，M完成信号失效。CNC收到M代码正在执行的信息。PLC对A代码进行译码并执行变挡。M代码输出一段时间后，CNC根据参数设置使主轴低速转亏或者脉动，解决齿轮顶齿问题。
　　变速完成后，PLC置M完成信号有效，CNC接到变速完成信号，然后CNC根据参娄设定的每挡主轴最高转速，输出相应的模拟电压，这时主轴转速为给定的S值。

　　三、齿轮自动换挡的操纵机构
　　1．液压拨叉变速机构
　　液压拨叉是一种通过一个或几个液压缸来带动齿轮移动的机构。不同的通油方式可E使三联或者三联以上的齿轮块获得不同的变速位置。图7—10所示为三位液压拨叉的原垂图，通过电磁阀改变通油方式可以获得三个位置。
　

　　图10三位液压拨叉的原理图
　　在图10(a)中，液压缸1通入压力油，而液压缸5卸压，这时活塞杆2带动拨3从右向左移动到极限位置，拨叉带动三联齿轮块移动到左端。图10(b)中部分缸5通入压力油，而液压缸1卸压，此时活塞杆2和套筒4一起从左向右移动，套碰到液压缸5的端部后，活塞杆继续右移直至极限位置。这时三联齿轮块被拨叉3移右端。图10(c)中液压缸1和5同时通入压力油，活塞杆两端的直径不同，使得的推力大于左端，这样活塞杆2向左移动，而套筒4的左端面积与活塞杆2的左端面积之和大于活塞杆2的右端面积，这使得套筒4向右的推力大于活塞杆2向左的推力，于是，套筒4推向液压缸5的右端，活塞杆2紧靠套筒4的右端，拨叉3位于中间位置。
　　卷板机床工作时每个齿轮的到位有检测元件来检测，检测信号有效即说明变挡完成。对于主轴无级变速的情况，可以采用CNC控制主轴电动机低速传动来预防液压拨叉顶齿问题，对于恒速交流电动机分段有级变速的情况，一般在传动机构上安装一个小型电动机或者液压马达来预防顶齿问题。
　　液压拨叉需要安装一套液压装置才可以工作，将电信号转换为电磁阀动作，再将液压油分别通入相应的液压缸，这就增加了装置的复杂性。
　　2．电磁离合器
　　电磁离合器的工作原理是利用电磁效应来接通或者切断运动。它的优点是便于实现自动操作，并且有成熟的系列产品可供选用，因此，它是自动装置中常用的操纵元件。但是它存在体积大，磁通容易磁化机械零件等缺点。在数控卷板机床主传动系统中，电磁离合器的使用简化了变速机构，各个传动轴上离合器的吸合与分离的不同组合，形成了不同的传动路线，实现了主轴的变速。

主要产品:卷板机,液压机,剪板机,折弯机,油压机等机床

数控卷板机床主轴分段无级调速及控制