普通车床数控改造中恒速切削的应用.doc

普通车床数控改造中恒速切削的应用摘要：本文介绍了恒速切削在普通车床数控改造中的应用关键词：恒速切削改造对普通机床进行数控化改造是企业进行技术革新、提高产品质量、提高产品竞争力的有效途径，还可为企业节约大量资金，提高现有设备的利用率。在车床加工中，为了提高工件的表面加工质量，往往采用恒速切削，尤其是直径较大的端面加工和连续的轮廓加工。普通车床上主轴速度的变化是通过改变齿轮级实现的，不能实现无级调速，也就不可能实现恒速切削。在改造中保持主轴箱结构不变，把原有普通电机改为由变频器控制的变频电机，就可进行无级调速，实现恒速切削。再在主轴上安装一位置编码器用以监控主轴转速和实现螺纹的切削。本文以SIEMENS802C系统为例介绍在改造CW61100普通车床时恒速切削的应用。主轴电机的选择：普通电机在低频区连续运转的转矩下降很快，在20Hz时约为80%，5Hz时约为50%；变频电机在550HZ时连续运转的转矩为额定转矩（如下图）。普通车床由于其机械结构的限制，主轴转速只能向下调节，如果向上调节可能引起机械结构的损坏，在改造时主要是向下调速，因此选择变频电机作为主轴电机以保证主轴的转矩。在主轴原有档位中挑出能覆盖全部转速范围的五个档位，由于改造中不对主轴箱的结构进行改造，主轴无法自动换档，只能人工手动更换主轴档位，当手动换档到位后需在系统侧确定主轴档位，从而实现对主轴速度的控制；系统侧的档位是通过M代码确定的，M41第一档、M42第二档、M43第三档、M44第四档、M45第五档，系统通过对输出模拟电压的控制来控制主轴电机的转速，从而实现在各档内的无级调速。系统参数的设定，主轴需设定的主要数据及意义如下：1确定系统输出模拟量和电机转速的关系，电机的最高运转频率为50HZ，对应电机的转速为1500转/分，此时系统输出的模拟电压为10V，MD32250=100%，MD32260=1500(电压输出为10V时电机转速为1500转)；2确定各档位主轴和电机的减速比，在MD310500-5和MD310600-5中设定主轴档位的减速比；3确定各档位的最高转速和最低转速，即编程速度大于该档位的最高转速或低于该档位的最低转速时主轴进行换档，在MD351100-5中设定各档位的最高转速，MD351200-5中设定各档位的最低转速；4主轴各档位的转速限制，MD351300-5中设定各档位的最高转速限制，MD351400-5中设定各档位的最低转速限制。PLC程序控制系统侧档位的选择，由于主轴的换档是手动进行的，而系统侧档位的确定是通过M代码，因此在PLC程序中要对主轴的档位进行处理以使主轴实际档位和系统侧的主轴档位一致。以第一档为例说明PLC程序中档位的处理过程：1当系统执行M41代码时，在PLC中置位第一档的标志位，清除其它档位的标志位；2通知系统当前主轴实际档位为第一档；3通知系统换档完成。通过上述处理系统显示主轴为第一档，此时系统对主轴速度的控制输出和第一档位所设的参数一致。在程序中通过G96SLIMSF可实现恒速切削，其中G96恒速切削指令、S切削速度（单位米/分钟）、LIMS主轴转速上限、F旋转进给率（单位毫米/转）。需注意的是输入