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基於西門子828D係統（tǒng）控製的曲軸連杆頸數控車床的應用分析

2016-9-5 來源：德州德隆（集團）機（jī）床（chuáng）有限（xiàn）責任公司作者：鄭翠翠，李樂

摘要：曲軸連（lián）杆頸數控車床主軸驅動選用雙級同步帶（dài）減速結（jié）構,主、副主軸是由前（qián）後主副通過一根主傳動杠同步（bù）驅動（dòng）,配合使用主（zhǔ）軸同（tóng）步帶張（zhāng）緊（jǐn）結（jié）構,起到消除傳動間隙的作（zuò）用。同時（shí）數控係（xì）統（tǒng）采用西門子828D配全閉環（伺服軸配海德漢光柵尺）,這種結構大大降低了主軸驅動同步帶的傳動（dòng）誤差（chà）,並且使得前、後主軸驅（qū）動係統誤差可調整性增強。

關鍵詞：全閉環；雙級同步帶減速；曲軸連杆頸數控車床；海德漢光柵尺

0、引言

隨著汽車行（háng）業的逐步（bù）發展，人們對汽車發動機的質量要求也逐漸提高。其中曲軸作為發動機的關鍵部（bù）件，它（tā）的精度決定著整個發動機（jī）的（de）性能。曲軸連杆頸數控加工車床（chuáng）是一款需要有著高精度、高效率的數控加工中心。這時，普通的單級同步帶主軸結構已（yǐ）經（jīng）難以解決機床的加工精度[1]。同時，普通數（shù）控係統的開環、半閉環編碼器就已經達不到加工要求[2]。所以（yǐ）改善主軸傳動節夠、提高數控係（xì）統的（de）版本、增加雙（shuāng）軸的全閉環功能（néng）成（chéng）為整個機床性能提高的關鍵。在曲軸（zhóu）連杆頸數控車床中，將主軸驅動選用雙級同（tóng）步帶減（jiǎn）速結構、數控係（xì）統采用西（xī）門子828D係統（tǒng）、係統增帶全閉環功能（配海德漢光柵尺）[3]應用其中，大大提高了整個曲軸加工的效率與精度。

1、普通的曲軸加工數控車床

1.1 傳統的主軸傳動結構

普通的曲軸（zhóu）加工機床主軸為單級傳（chuán）動（dòng）結構（gòu）（如（rú）圖1所示）。

圖1 曲軸（zhóu）加工主軸傳動結構

2、數控係統及光柵尺（chǐ）功能介紹

2.1 西門子828D數控係（xì）統功能介紹（shào）

德國西門子數控係統[4]，型號828D可以實現4軸聯動，基於PROFINET的輸入輸出接口可以高速傳輸數據。配西門子（zǐ）伺服主電機（jī），具有高精度、高性能轉速、扭矩及分辨（biàn）率。同時數控係統配備在線測量功能，可以在伺服軸上加入光柵尺（全閉環測量（liàng）係（xì）統），使係統反饋數據更加精確。

2.2 直（zhí）線（xiàn）光柵尺

光柵尺選擇德國生產的海德漢直線光（guāng）柵尺。LB382C距離編（biān）碼光柵尺，信號周期為（wéi）40μm，1Vpp增量信號，準確度等級（jí）為±0.1um。此型號光柵尺與西門子828D係統配合（hé）使用，伺服軸準確定位可達到0.0078˚（實測數值）[5]。機床使用的數控係統為SIEMENS 828D SL，其中係統參數設置需要注意一下參數30200是編碼器的數量；31000=1表示的是光柵尺；30240[0]=1;30240[1]=0。關於其他與光（guāng）柵尺有關的參數需要根（gēn）據實際車削精度做改動。

2.3 曲軸連杆頸數控車床（chuáng）

2.3.1 機床結構優化

本文以曲（qǔ）軸加工數控機床為研究對象，將主軸傳（chuán）動結構（gòu）進（jìn）行優化（huà），主軸傳動優化後的結構（gòu）圖如圖2所示。

圖2 結（jié）構主視（shì）圖（tú）

在圖中，主副主（zhǔ）軸箱位於（yú）機床的前方，偏心工裝安（ān）裝在各（gè）自的主軸上，工裝之間裝（zhuāng）夾曲軸。主（zhǔ）電機通過同步帶減速驅動I軸，然後通過（guò）I軸及其傳動（dòng）杠將動力一起傳遞到主副主軸上，有效保證了兩主（zhǔ）軸的同步。專用曲軸連杆頸加工刀具安裝在其專用的液壓刀具係統上，通過伺服電機（jī）驅（qū）動滾珠絲杠在滾柱式重載直線導軌上移動（dòng）[6]，對外圓、端麵、圓弧等處進行車削。