基于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的三軸數(shù)控機(jī)床多軸化改造研究.pdf

1、數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的主流設(shè)備，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平?jīng)Q定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)不斷采用新型數(shù)控機(jī)床，以提高本國(guó)制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的國(guó)際市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。我國(guó)制造業(yè)也同樣提出了對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行更新?lián)Q代的要求，但我國(guó)整體數(shù)控機(jī)床的發(fā)展水平不高，中低檔數(shù)控機(jī)床在實(shí)際應(yīng)用中占有很大比例，對(duì)這部分?jǐn)?shù)控機(jī)床進(jìn)行全面更替的難度較大。因此，隨著機(jī)械制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)中低檔數(shù)控機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)代化改造的研

2、究具有及其廣闊的前景。 當(dāng)前，多軸化復(fù)合加工正成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主流趨勢(shì)。雖然制造業(yè)對(duì)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的需求量較大，但一般多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床多為昂貴的高級(jí)數(shù)控機(jī)床或加工中心。本文正是為了解決此供需矛盾而設(shè)計(jì)了一種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，當(dāng)普通三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加設(shè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)后便可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)。多軸化改造后的數(shù)控機(jī)床，避免了對(duì)工件的反復(fù)裝夾，可以通過(guò)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)工件單次裝夾的多工序、多表面復(fù)合加工。 本文所改造數(shù)控機(jī)床為ZJK

3、7523A-4犁變頻主軸三軸聯(lián)動(dòng)立式數(shù)控銑鉆床，在保持原有數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種可直接安裝于原有數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)而上的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。在加工過(guò)程中，當(dāng)JK7523A-4型變頻主軸三軸聯(lián)動(dòng)立式數(shù)控銑鉆床的加工頭在X、Y、Z方向平動(dòng)的時(shí)候，被裝夾在回轉(zhuǎn)工作上的加工工作以隨著回轉(zhuǎn)工作臺(tái)繞X軸、Y軸和Z軸旋轉(zhuǎn)，機(jī)床加工工頭與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的完美配合最終實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的多維復(fù)合加上。 本文的研究主要包回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)

4、動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)等幾方面。首先，確立吲轉(zhuǎn)工作臺(tái)的空間運(yùn)動(dòng)原理和動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)實(shí)際機(jī)床的加工特性，確定回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的性能指標(biāo)和主要技術(shù)指標(biāo)，從而最終確立了外框、中框、內(nèi)框嵌套的機(jī)械結(jié)構(gòu)；其次，本文選用三菱公司生產(chǎn)的交流伺服電機(jī)作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件，并與各框轉(zhuǎn)軸直接相連驅(qū)動(dòng)各個(gè)框架旋轉(zhuǎn)，各框架交流伺服電機(jī)的具體容量由實(shí)際框架的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量決定。 在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，本文選用三菱MR-J2S系列伺服驅(qū)動(dòng)器與交流伺服

5、電機(jī)構(gòu)成伺服系統(tǒng)，并選用光電編碼器作為位置反饋元件，速度和位置采用閉環(huán)控制，MR-J2S的PID控制參數(shù)可通過(guò)廠家提供的配套軟件來(lái)設(shè)定。選用三菱FX2N-2MR用于上層人機(jī)操作系統(tǒng)控制指令的接受、編譯和執(zhí)行，底層伺服系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、變換和傳輸。三菱FX2N-10PG脈沖輸出模塊作為位置控制器用于向伺服系統(tǒng)發(fā)出高速脈沖，F(xiàn)X2N-32MR的控制功能和FX2N-10PG的參數(shù)設(shè)置可通過(guò)編寫(xiě)PLC梯形圖程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 人機(jī)界面采用V