基于回轉(zhuǎn)工作臺的三軸數(shù)控機床多軸化改造研究.pdf

1、數(shù)控機床是當代機械制造業(yè)的主流設(shè)備，數(shù)控機床的技術(shù)水平?jīng)Q定著整個國民經(jīng)濟的發(fā)展水平。當今世界各國制造業(yè)不斷采用新型數(shù)控機床，以提高本國制造能力和水平，提高對動態(tài)多變的國際市場的適應(yīng)能力和競爭能力。我國制造業(yè)也同樣提出了對數(shù)控機床進行更新?lián)Q代的要求，但我國整體數(shù)控機床的發(fā)展水平不高，中低檔數(shù)控機床在實際應(yīng)用中占有很大比例，對這部分數(shù)控機床進行全面更替的難度較大。因此，隨著機械制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，對中低檔數(shù)控機床進行現(xiàn)代化改造的研

2、究具有及其廣闊的前景。 當前，多軸化復(fù)合加工正成為數(shù)控機床發(fā)展的主流趨勢。雖然制造業(yè)對多軸聯(lián)動數(shù)控機床的需求量較大，但一般多軸聯(lián)動數(shù)控機床多為昂貴的高級數(shù)控機床或加工中心。本文正是為了解決此供需矛盾而設(shè)計了一種回轉(zhuǎn)工作臺，當普通三軸聯(lián)動數(shù)控機床加設(shè)回轉(zhuǎn)工作臺后便可以實現(xiàn)多軸聯(lián)動。多軸化改造后的數(shù)控機床，避免了對工件的反復(fù)裝夾，可以通過回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動而實現(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)控機床為ZJK

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

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

5、電機構(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)可通過廠家提供的配套軟件來設(shè)定。選用三菱FX2N-2MR用于上層人機操作系統(tǒng)控制指令的接受、編譯和執(zhí)行，底層伺服系統(tǒng)實時數(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)置可通過編寫PLC梯形圖程序來實現(xiàn)。 人機界面采用V