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基於西門子828D係統控製的（de）曲軸連杆頸數控車床的應用分析

2017-12-22 來源：德州德隆（lóng）（集團）機床有限責任公司（sī）作者：鄭翠翠，李樂

摘要：曲（qǔ）軸連杆頸數控車床主軸驅動選用雙級同步帶減速結構，主、副主軸是由前（qián）後主副通過一根主傳動杠同步驅動，配合使（shǐ）用主軸同步帶張緊結構，起到消除傳（chuán）動間隙的作用。同時數控係統采用西門子828D配全閉（bì）環（伺服軸配海德漢光柵尺），這種結構大大降低了主軸（zhóu）驅動同步帶的傳動誤差，並且使（shǐ）得前、後主軸驅動係統誤差可（kě）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（kòng）車床；海德漢光柵尺

0 引言

隨著汽車行業（yè）的逐步發展，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件，它的精（jīng）度決定著整個發動機（jī）的（de）性能。曲軸（zhóu）連杆頸數控加工車床是一款需要有著高精度、高（gāo）效率的數控加（jiā）工（gōng）中心。這（zhè）時，普通的單級同（tóng）步帶主（zhǔ）軸結（jié）構已經難以解決機床的加工精（jīng）度[1]。同時，普通數控係統的開環、半閉環編碼器就已經達不到加工要求[2]。所以改善主軸傳動節夠、提高數控係統的版本、增加雙軸的全閉（bì）環功能成為整個機床性（xìng）能提高的關鍵。在曲軸連杆頸數（shù）控車床中（zhōng），將主軸驅動選用雙（shuāng）級同（tóng）步帶減速結（jié）構（gòu）、數控（kòng）係統采用西門（mén）子828D係統、係統增帶全（quán）閉環（huán）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（shù）控車床

1.1 傳統的主軸（zhóu）傳動結構

普通的曲軸加工機床主軸為單級（jí）傳動結構（如圖1所示）。

圖1 曲軸加工（gōng）主（zhǔ）軸傳動結構

2 、數控係統及光柵尺功能介紹

2.1 西（xī）門子828D數控係統功（gōng）能介紹

德（dé）國西門子數控係統[4]，型號828D可以實（shí）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（xī）門子伺服主電（diàn）機，具有高精度、高性能轉速、扭矩及分辨（biàn）率。同時數（shù）控係統配備在（zài）線測量功能，可以在伺服軸上加（jiā）入光柵尺（全（quán）閉環測（cè）量係統），使（shǐ）係統反饋數據更加精確。

2.2 直線光（guāng）柵尺

光柵尺選擇德國生產的海德漢直線光柵尺。

L B 3 8 2 C 距離編碼光柵尺，信（xìn）號周期為 4 0 µ m ， 1 V p p增量（liàng）信（xìn）號，準確度等級為±0.1um。此型號光柵尺與西門子828D係統配合使用，伺（sì）服軸準確定位可達到0.0078度（實測數值）[ 5 ]。機床使用的數控係統為SIEMENS 828D SL，其中係（xì）統（tǒng）參數設置需要（yào）注意一下參（cān）數30200是編碼（mǎ）器（qì）的數量；31000=1表示的是光（guāng）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據實際車削精度做改動。

2.3 曲軸連杆（gǎn）頸數控車床

2.3.1 機床結構優（yōu）化

本文以曲（qǔ）軸（zhóu）加工數控機床為研究對象，將（jiāng）主軸（zhóu）傳動結構進行優（yōu）化，主軸傳動優化後的結構圖如圖2所示（shì）。

圖2 結構主視圖

在圖中，主副主軸箱位於機床的前方（fāng），偏（piān）心工裝安裝在各自的主軸上，工裝之間裝夾曲軸。主電機通過同步（bù）帶減速驅動I軸，然（rán）後通過I軸及其傳動杠將動力一起傳遞到主副主軸上，有效保證了兩主軸的同步。專用曲軸連杆頸加工刀（dāo）具安（ān）裝在其專（zhuān）用的液壓刀具係（xì）統上，通（tōng）過伺服電機驅動滾珠絲杠（gàng）在滾柱（zhù）式（shì）重載直線導軌上移（yí）動[6]，對外圓、端麵、圓弧等處進行車削。