電火花成形機床裝配（pèi）中主軸自動移動（dòng）方法-螺紋加工機床網-數控機床市場網

您現（xiàn）在的位置：螺紋加工機床網> 技術前沿>電火花成形機床（chuáng）裝配（pèi）中（zhōng）主軸自動移動方法

電火花成形機床（chuáng）裝配中（zhōng）主軸自動移動方法

2017-8-1 來源：江蘇工程職業（yè）技術學院作者：丁錦宏

摘要：電火花成形機床在裝配過程中需要由裝（zhuāng）配人員反複手（shǒu）動轉動絲杆，移動主軸進行精度檢（jiǎn）測，根據檢測結（jié）果調整主軸座，從而達到主軸與工作台的垂直度（dù）裝配精（jīng）度要（yào）求。根據這一特點，提（tí）出一種利用直流伺服電機驅動主軸絲杆，從而達到自動（dòng）移動主軸的方案，改變由裝配人員手動操作的（de）傳統方法，減少勞動強度（dù）、提高精度檢測的可信度。

關鍵詞：電火花成形（xíng）機床；主軸；直流伺（sì）服電機（jī）；自動移動

０.引言

電火花成形機床將（jiāng）電極安裝在主軸下方，通過主軸的（de）上（shàng）下運動，帶動（dòng）電極做上下運動從而實（shí）現（xiàn）放電加工。在裝配電火花成形機床（chuáng）時，需要保證主軸與機床工（gōng）作台（tái）的垂直度。在裝配階段，裝配人員需要不斷使主軸做上下運動，檢測主軸與（yǔ）機床（chuáng）工（gōng）作（zuò）台在Ｘ—Ｘ和Ｙ—Ｚ平麵內的垂直度數值，然後調整主軸座，直到主軸與機床（chuáng）工作台的垂直度在規定的範圍內（nèi）。在裝配時，然絲杆已經安（ān）裝在主軸上，但（dàn）控製機床的數控係統等電氣（qì）係統還沒有和機床本體相聯接，所以，無（wú）法使用數控係統控製（zhì）機床主（zhǔ）軸（zhóu）的上下運動。一般地都是由裝配人員轉（zhuǎn）動絲杆，使主軸做上下運動。由於機床主軸是在垂直方向上安裝的（de），裝配人員需要在較高的位置轉動（dòng）絲杆，勞動強度較大。同時，由於手動移動（dòng）主軸時，主軸的移動速度不均勻，會使檢測數值不穩定（dìng），影響檢測效（xiào）果。針對這一現狀，本文設計了一種主軸自動移動方法，可大大降低裝配強度、提高精度檢測的穩定（dìng）性。１　機床結構與（yǔ）主軸裝配要求電火花成形機床主要（yào）有立柱式和滑枕式兩種結構形式［１］。其中立柱式電火花成形機床主要由床身、工作台、立（lì）柱、主軸座和主軸組成，如圖１所示。電火花成形機床是一種利用放電原理實現工件加工的機床，與人（rén）們所熟知的車（chē）床和銑床相比，電火花成形機床的主軸有以下三個（gè）特（tè）點：

１）主軸是做上下直線運動的，而一般意義上的主軸是做旋轉運動的。

２）主軸的作用是（shì）用來安裝電極，在機床工作時，在電極與工件之間產（chǎn）生電弧，從而做無切削（xuē）加工，主軸（zhóu）受力較小。因而，一般地，電火花成形機床的主（zhǔ）軸重量不大。以ＣＮＣ４５０電火花成形機床（chuáng）為例，其主軸重量為２５ｋｇ。

３）主軸和工作台需要相互垂直。其垂直度不得（dé）大於（yú）國家標準規定的數值。以ＣＮＣ４５０電火花成形機（jī）床為例（lì），主軸和工作（zuò）台的垂直度要求為：在Ｘ—Ｙ平麵（miàn）內和Ｘ—Ｚ平麵內的垂直（zhí）度均為０．０１５ｍｍ。

圖１　機床結構示例圖

１．床身　２．立柱　３．絲杆　４．電機（jī）座（zuò）５．主軸座　６．主軸　７．指（zhǐ）示器　８．工作（zuò）台

２.主軸裝配與檢測（cè）

為了達（dá）到主軸與工作台（tái）的垂直度要求，裝配人員需要完成以下幾個步驟：（１）將主軸安裝在主軸座上；（２）檢測主軸（zhóu）和工作台的垂直度；（３）如果檢（jiǎn）測的（de）垂直度數（shù）值（zhí）大於規定的數值，則調整（zhěng）主軸座。一般地需要反複檢測與調整，才（cái）能滿足要求。在檢測主軸和工作（zuò）台的垂直度時，需要（yào）手動轉動主軸絲杆，使主軸做上下運動［２］。這種移動主軸的方法使得裝配（pèi）人員非常不方便，在檢測時裝配人員（yuán）需要觀察（chá）檢測數據，常常需要（yào）另一個人員幫助轉動絲杆，增加了勞動強度。另一方麵，人（rén）工移動主軸的速度也不穩定，影（yǐng）響檢查效果。

３.主軸自動（dòng）移動方法

針對以上情況，本文設計了一種采用直流伺服電機驅動（dòng）主軸絲杆的方法，從而（ér）實現自動移動主軸。

３．１　組成

主軸自動移動方法由直流伺服電機、控（kòng）製（zhì）櫃、操作麵板等組成。在選擇驅（qū）動（dòng）電機時，分別對三相異步電機、交流伺服電機和直流伺服（fú）電機的使用特點進行了對（duì）比分析。三相（xiàng）異步電機（jī）控製（zhì）簡單，成本低，但運行不平穩，不適（shì）合驅動主軸運動做精（jīng）度檢測。交流伺服電機（jī）運行平穩，是常用的數控機（jī）床運動件的驅動元件，但需要驅動器（qì）及（jí）控製元件（如控製係統或（huò）ＰＬＣ等），使用成本高，控製電路聯接（jiē）不方便（biàn），不適合在機床的機械裝配時使用。直流伺服電機避免了上（shàng）述兩者的不足之處。該電機隻要輸入直流電壓便可運（yùn）行，其轉速與輸入電壓成（chéng）正比［３］。依據電（diàn）機扭矩選擇計算方法，通過計算，選用型號為Ｍ８１８Ｔ—０３１的直流（liú）伺服電機，其額定電壓為４８Ｖ，額定轉速為３　０００ｒ／ｍｉｎ，功率為１８０Ｗ。當輸入額定電壓（yā）４８Ｖ時，電機轉速為３　０００ｒ／ｍｉｎ。一般地，在做（zuò）主軸垂直度檢測時，移動速度以Ｓ＝５　０００ｍｍ／ｍｉｎ左右為宜。若（ruò）絲杆螺距Ｐ＝５ｍｍ，則電機轉速（sù）

據此，選用數控機床（chuáng）廣泛使用的開（kāi）關電源作為電壓變（biàn）換元件。該電源輸（shū）入ＡＣ２２０Ｖ交流電壓，輸（shū）出ＤＣ２４Ｖ直流電（diàn）壓。輸出電壓穩定（dìng），抗（kàng）幹擾（rǎo）能（néng）力強，用（yòng）方便（biàn）。雖然輸出電壓比計算的要高一些，但（dàn）可以通過電位器將電壓調低，同時（shí），適（shì）用於（yú）當（dāng）絲杆螺距發生變化或者（zhě）操作者需要增加主軸移動速度的情（qíng）況，擴大了該方法的適應（yīng）範圍。該（gāi）方法配有一個專（zhuān）用的控製櫃，用以安裝與該方法配套使（shǐ）用的控製電路。該控製櫃大小為４００ｍｍ×３００ｍｍ×５００ｍｍ，體積小（xiǎo），便於使用。操作麵板安裝在控（kòng）製櫃上，供裝配人員操作。操作麵板上設有電位器，用以調整供電機使用的電壓；設有按鈕ＳＢ０、ＳＢ１和ＳＢ２，分（fèn）別用作主軸停止、主軸向上（shàng）移動和（hé）主軸向下（xià）移動的控製。

３．２　控製電路

當（dāng）直流（liú）伺（sì）服電機的Ａ相與直流電壓的正極相聯時，電機正轉，此時主軸向上運動；當（dāng）直流伺服電動的（de）Ｂ相與直流電壓的負極相聯時，電機反轉，此（cǐ）時主（zhǔ）軸向下運動。根據這一（yī）原理，設計的電機控製電路如圖２所示（shì）。

該（gāi）控製（zhì）電路的工（gōng）作原（yuán）理（lǐ）如下［４］：１）開關電源輸入ＡＣ２２０Ｖ交流電壓，輸出ＤＣ２４Ｖ直流電壓。通過電位器的調節，使其輸出電壓在０～２４Ｖ之間變化，從而調整電機的轉速。２）開（kāi）關電源輸出的ＤＣ２４Ｖ在為電位器提供電壓的同時，也為中間繼電器的線圈（quān）提供電壓（yā）。３）原理圖中直流伺服電機上方（fāng）的電路的作用是直流（liú）電壓換相電路。當ＫＡ線圈不得（dé）電時（shí），電（diàn）機Ａ相與ＤＣ２４Ｖ的正極相聯，電機正（zhèng）轉（zhuǎn）；反之（zhī），當ＫＡ線圈得電時，電機Ａ相與ＤＣ２４Ｖ的負極（jí）相聯，電機反（fǎn）轉。４）初始狀態時，電機Ａ相與電源的２４Ｖ正極相聯，但Ｂ相與電源的０Ｖ之間是斷開的（ＫＡ１與ＫＡ２均失電），此時電機停轉，主（zhǔ）軸處於靜（jìng）止狀態。５）當按下（xià）ＳＢ１按鈕時，通過ＫＡ１使電機Ｂ相與電源的０Ｖ接通，電機正轉，主（zhǔ）軸向上運動，當主軸運動到上限位開關ＳＱ１時，ＫＡ１失電，使電機停轉。６）當按下ＳＢ２按（àn）鈕時，ＫＡ得電，電機（jī）的Ａ相與電源０Ｖ之間相聯，通過ＫＡ２使電（diàn）機Ｂ相與電源的２４Ｖ接通，電（diàn）機反轉，主軸向（xiàng）下運動，當主軸運動到下限位開關ＳＱ２時，ＫＡ和ＫＡ２均失電，ＫＡ失電使電機的Ａ相的電壓極性（xìng）又改（gǎi）變成與２４Ｖ相聯，但（dàn）ＫＡ２斷開了電機的Ｂ相，電機停轉（zhuǎn）。７）在電機（jī）運轉（zhuǎn）過程中按（àn）下ＳＢ０按鈕時，ＫＡ、ＫＡ１、ＫＡ２均失電，電機停（tíng）止運轉。

４.方法應用

將機（jī）床主軸安裝在主軸座上（shàng）後，在主軸運行的上、下兩個極限位置安裝相應的行程開關ＳＱ１和ＳＱ２。同時將直流伺服電機安裝在電機座上，並與絲杆（gǎn）相（xiàng）連接，如圖３示。

然後按照圖（tú）２的電氣原理，在電器櫃中和操作麵板上安裝相應的控製元件（jiàn），並按照（zhào）原理（lǐ）圖完成（chéng）控製電路的聯接。在上述工作的基（jī）礎上，按照主軸垂直度檢驗規範，調整好檢（jiǎn）驗儀器，按下對應（yīng）的按鈕，控製主軸向上運動和向下運動，進行精度檢查（chá）。

５.結論

在電火（huǒ）花成形（xíng）機床產品裝配中，成功使用上述方法（fǎ）。實踐證明，該方法具有以下（xià）幾（jǐ）個（gè）優點：（１）方（fāng）便了裝配人（rén）員。原有的方法在做精度（dù）檢測時，由裝配人員（yuán）觀察指示（shì）器的情況，需要另一個（gè）人員幫助轉動絲杆，效率低下。（２）由於電機運行平穩，避免了人工轉（zhuǎn）動絲杆時（shí）產生（shēng）的主軸運動不平穩現象，使精（jīng）度檢查數值更加可（kě）信。（３）該方法成本（běn）低，同時可以作（zuò）為一種設備，在其它類似機床裝配時使用。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業（yè）相關新聞稿件發表，或進行（háng）資訊合作，歡迎聯係（xì）本（běn）網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦

業界視點

| 更多

行（háng）業數據

| 更多

博文選萃

| 更（gèng）多