為機床工具企業提供深度市場分析                     

用戶名:   密碼:         免費注冊  |   點擊 進入企業管理  |   申請VIP  |   退出登錄  |  

English  |   German  |   Japanese  |   添加收藏  |  

車床 銑床 鉆床 數控系統 加工中心 鍛壓機床 刨插拉床 螺紋加工機床 齒輪加工
磨床 鏜床 刀具 功能部件 配件附件 檢驗測量 機床電器 特種加工 機器人

TPI
搜索
熱門關鍵字:

數控機床

 | 數控車床 | 數控系統 | 滾齒機 | 數控銑床 | 銑刀 | 主軸 | 立式加工中心 | 機器人
      用戶頻道:    應用案例 |  汽車 |  模具 |  船舶 |  電工電力 |  工程機械 |  航空航天 |  儀器儀表 |  通用機械 |  軌道交通 |  發動機加工 |  齒輪加工 |  汽輪機加工
您現在的位置:數控機床市場網>資訊中心>加工與維修
總線型伺服刀庫在 M8.4 五軸加工中心的應用
2022-3-17  來源: 沈機( 上海) 智能系統研發設計有限公  作者:白鑫 都浩  訪問量:

     摘要: 針對機械式斗笠刀庫需要回零操作,并且在選取刀具時需要與定位、計數接近開關配合,而接近開關的性能及安裝距離都會影響刀具的計數及定位,導致換刀錯誤的發生。為此設計了一款總線型伺服刀庫系統,利用機床原有 i5 數控系統,通過增加伺服驅動器及電動機并入系統 EtherCAT 總線,利用 PLC 軸控制刀盤旋轉、電動機編碼器反饋刀號的控制方法,達到快速及精確自動換刀的目的。
  
    關鍵詞: 伺服刀庫; 五軸加工中心; PLC 軸控制; EtherCAT 總線

    1、機床刀庫結構及控制總體設計
  
    i5M8.4 五軸加工中心整機采用龍門動橫梁式結構,床體由床身、左立柱、右立柱、橫梁、滑鞍及刀庫組成,刀庫通過基座與床身進行連接,由于機床機械結構的特性,刀庫采用臺灣臻賞的斗笠式刀庫,可裝載 20把刀具,通過伺服電動機驅動刀盤旋轉,能夠高速無噪音運轉,并采用主軸抓刀的方式進行刀具交換。機床整體結構如圖 1 所示。

  
     針對 i5M8.4 五軸機床與臻賞的斗笠式刀庫結構特點,設計開發一種以 PLC 軸為控制核心的斗笠式伺服刀庫自動換刀控制方法。斗笠式刀庫的主要結構包括: 刀盤、卡爪、減速機、伺服電動機、支撐架等組成[1]; 伺服刀庫自動換刀控制主要對刀盤的精準定位、就近旋轉刀盤找刀、主軸刀具定向控制、機床伺服軸的聯動控制,以達到快速下刀、就近找刀、精準裝刀并更新刀具信息的換刀流程。
  
     2、伺服刀庫自動換刀的控制方法
  
     通過對斗笠式刀庫換刀流程的分析,設計自動換刀的整體控制方案,確定將伺服刀庫配置為 PLC軸的方法,通過 PLC 軸控制伺服驅動器進而控制電動機帶動減速機旋轉,來實現刀盤的就近旋轉及精準定位的目的。PLC 軸本質上是 CNC 的基本坐標軸,它的連接、控制、調節、顯示、參數設定等都與普通 CNC 軸一樣需要通過 CNC 進行,但其操作權被移交給了 PLC。通過軸的運動三要素: 運動方式,運動位移,運動速度由 PLC 給出,而不參與系統的插補令[2]。
     
     由于刀庫電動機及其伺服驅動器通過 EtherCAT的總線方式并入機床的 i5 數控系統,所以刀庫自動換刀的系統控制及 PLC 輸入輸出點位等硬件,可直接利原 i5 數控系統提供的軟 PLC 進行軟件編程,以及原機床內的 PLC IO 卡達到控制伺服刀庫自動換刀的目的,由此減少了再次投入硬 PLC 編輯器進行開發及控制的成本。利用總線方式控制伺服驅動器,相比其他控制方式更穩定,并且刀庫控制與 CNC 可以做到實時交互,在機床聯動與刀庫互鎖的方面,安全性及穩定性更高。

     在數控系統中將刀庫伺服配置為 PLC 軸控制,命名為 U 軸,其相關參數配置如圖 2 所示。
  
  
     3、伺服刀庫控制程序設計
 
     斗笠式刀庫由于沒有機械手的參與,所以與鏈式刀庫和圓盤式刀庫的換刀動作有較大的不同,主要表現在換刀動作需要主軸的配合[3],并且換刀采用點對點的換刀方式。其換刀動作主要分為以下步驟:

     ( 1) Z 軸上升至參考點位置,即將主軸刀具與工件脫離。
     ( 2) 主軸定向至規定角度,以便刀具的鍵槽可放入刀庫卡爪中。
     ( 3) A 軸回零,3 個直線軸運動至等待位,刀庫門開。
     ( 4) 刀盤旋轉,三軸運動至換刀點,主軸還刀。
     ( 5) 主軸松刀后 Z 軸上升,刀盤旋轉至預換刀位。
     ( 6) Z 軸下降至換刀點,主軸夾刀。
     ( 7) 三軸運動至等待位,刀庫門關閉,換刀結束。
  
     在自動換刀的過程中,刀盤的旋轉定位控制是關鍵所在。由于刀盤可以雙向旋轉,具體的旋轉方向由當前刀位與目標刀位的距離決定。為了實現目標刀具的快速選取,需要刀盤總是以最短的路徑到達目標刀位,則刀盤的旋轉方向需要由 PLC 計算優化后給出。為滿足上述要求,設計如圖 3 所示的控制流程圖。

  
     另外,原機械式刀庫在首次換刀時需要與零位開關配合,進行回零動作,以確定一號刀位的具體位置,而在選取刀具時需要與定位、計數接近開關配合,以進行刀號的加減,進而給出當前刀位的刀號[4]; 采用伺服電動機控制刀盤定位,由于電動機自帶尼康 20 位絕對值編碼器,無需進行回零動作,當前刀號會實時反饋至 PLC,而選取刀具的過程則是 PLC 直接將 U 軸的目標位置及速度傳送至 CNC,由 CNC 規劃 U 軸的具體動作進而實現刀盤的旋轉及定位,所以刀具的定位更精準。而原機械刀庫采用接近開關定位的方式,接近開關的性能及安裝距離都會影響刀具的計數及定位,長期使用的過程中,難免會出現遺漏的情況,導致裝刀錯誤的發生。

     4、結語
  
     本文主要通過對五軸加工中心刀庫結構及自動換刀系統的分析,利用機床原有 i5 數控系統,通過增加伺服驅動器及電動機并入系統總線,并利用 PLC 軸控制的方法,設計了一款伺服刀庫自動換刀系統。通過測試證明,采用伺服刀庫的機床與原機械刀庫的機床對比,換刀時間最多可縮短 9 s( 主軸刀號為 T1,目標刀號為 T11) ,顯著的提高了換刀效率。并且利用電動機編碼器作為刀號反饋,舍去了原有的計數開關,避免了由于接近開關的問題導致亂刀的可能,提高了自動換刀的可靠性及穩定性。目前,該伺服刀庫控制系統已應用至車間生產設備上。作為機床刀庫選配型號的一種可供用戶采購。


    投稿箱:
        如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表,或進行資訊合作,歡迎聯系本網編輯部, 郵箱:skjcsc@vip.sina.com
更多相關信息
  • target=_blank>普通車床數控改造主軸電機控制設計及故障維修
  • target=_blank>TOYOSKTVT-301S加工中心的卡刀故障分析及處理
  • target=_blank>OSG 歐士機 深孔小徑的高性價比選擇
  • target=_blank>鏜床異類零件鏜孔加工誤差分析
  • target=_blank>機器人焊槍冷卻零件的夾具的設計與加工
名企推薦
山特維克可樂滿
哈斯自動數控機械(上海)有限公司
西門子(中國)有限公司
哈挺機床(上海)有限公司
北京阿奇夏米爾技術服務有限責任公司
陜西秦川機械發展股份有限公司
在线看无码的免费网站应用