CN109968051B - 基于数控双主轴同步加工的机床设计方法 - Google Patents

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Abstract

基于数控双主轴同步加工的机床设计方法，其特征在于增加与左主轴电机相同的右主轴电机、外置编码传感器；对双主轴同步加工的设计：一在机床的FANUCOI‑TF数控***“数控双通道***的程序中”设置参数：预先将左、右两主轴电气参数配置在主轴***的同一数控通道内，参数设定中SPDL INDEX NO.S1＝1 S2＝2：S1为主主轴1，S2为从主轴2，PLC中将主轴的速度环路积分功能设为无效，参数SYC(No.8133#4)设定为"1":开启主轴同步控制功能；定向后主、从主轴均停止在各自编码器的零点处。通过两主轴电气参数与机床控制***功能匹配的设计，实现主轴同步旋转效果，提高加工精度。

Description

基于数控双主轴同步加工的机床设计方法
技术领域
本发明涉及机械加工设备的制造，用于车辆桥壳加工的机床，一种基于数控双主轴同步加工的实用型机床设计方法。
背景技术
车辆桥壳是机床最难加工的核心零件之一，桥壳产品具有质量大、偏心度高，工件较长等特点，加工时难度较高。为保证桥壳连杆颈相位角的一致性。现在大部分机床设计采用将一侧桥壳卡紧，另一侧靠机械传动杆带动第二主轴旋转。
由于旋转时两主轴依靠机械传动容易出现相位偏差，并且无法监控改误差，所以再加工工件时会影响相位精度。见图2,图中左、右设备部分之间，设置主轴传动杠2水平机械连接左、右主轴。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数控双主轴同步加工的机床设计方法，使两主轴间取消传统机械传动杠，利用FANUC OI-TF数控***主轴同步功能实现两主轴旋转一致性。
本发明这种基于数控双主轴同步加工的机床设计方法，利用机床的数控***对双主轴控制的功能，其特征在于通过两主轴电气参数与机床控制***功能匹配的设计，实现主轴同步旋转效果，提高加工精度；对双主轴同步加工的机床控制***的设计方法：
一、在机床的FANUC OI-TF数控***“数控双通道***的程序中”设置参数：预先将左、右两主轴电气参数配置在机床数控***的主轴控制***的同一数控通道内，将双主轴伺服电机放大器参数设定为主从关系，即主控主轴、从控主轴；
二、电气程序的PLC设计：将主轴的速度环路积分功能设为无效，把速度积分控制信号INTGA置于ON(＝1)，防止发生双主轴旋转出现追赶现象；M60：开启同步功能、M61：关闭同步功能；
三、参数设置方法：主轴参数设定中SPDL INDEX NO.S1＝1S2＝2：S1为主控主轴，S2为从控主轴，且两个主轴在同一个通道内；参数SYC(No.8133#4)设定为"1":开启主轴同步控制功能；主轴同步控制中，将接受旋转指令S一侧的主轴叫做主控主轴，忽略***针对自身的S指令并同步于主控主轴进行旋转一侧的主轴叫做从控主轴；
四、编写电气程序PLC梯图，主轴定向：双主轴通过PLC程序完成定向后，主控主轴与从控主轴均停止在各自编码器的零点处，进一步提高双主轴同步运行的准确度；
五、开启双主轴同步控制功能，PLC程序开启触发顺序为：主轴同步控制信号→主轴同步速度控制完成信号→各主轴的主轴相位同步控制信号。
本发明基于数控双主轴同步加工的机床设计方法，利用机床的数控***功能框架，应用于双主轴同步加工的机床设计方法。设计核心是在“数控双通道***的程序中”设置参数，将两主轴设置在同一通道中，执行一个指令。主轴定向设计的好处在于两主轴启动时初始扭矩与速度相同，同步效果更好，进一步提高双主轴同步运行的准确度。核心是设计电气程序PLC，忽略从主轴自身的S指令、去了机床数控***原有的速度环路积分功能。设置上增加一个主轴电机和外置编码传感器，从而取消了机械传动杠，解决两主轴同步中转数差、不同相等问题。目前该技术已经运用于SUC3000DHT7系列机床上，不但简化了机械机构，解决机械连接过程中两主轴同步中转数差、不同相等问题，为实现全自动加工提供了条件。
本发明设计方法也适用于数控机床SUC2500DHT7，SUC2500DHT5，
SUC2500DHT3，SUC8122C，以及类似的双主轴数控机床。
附图说明
图1是本同步加工的机床设计方法中的两主轴电机结构示意图；
图2是已有技术中主轴传动杠连接主电机与另一套从动机构的示意图；
图3是本发明电气程序PLC设计T形图。
具体实施方式
本发明基于数控双主轴同步加工的机床设计方法，利用机床的数控***对双主轴控制的功能，其特征在于增加与左主轴电机相同规格的右主轴电机，两主轴电机旋转运动均靠各自电机传动，通过两主轴电气参数与机床控制***功能匹配的设计，实现主轴同步旋转效果，提高加工精度。见图1，左、右镜向设置的数控双主轴、双电机，增加相同规格的右主轴电机1。图1中间空白处是图2中主轴传动杠2位置，已取消。
对双主轴同步加工的机床控制***的设计方法：
一、在机床的FANUC OI-TF数控***“数控双通道***的程序中”设置参数：预先将左、右两主轴电气参数配置在机床数控***的主轴控制***的同一数控通道内，将双主轴伺服电机放大器参数设定为主从关系，即主控主轴、从控主轴；以SUC3000DHT7为例，预先将左、右两主轴配置一个数控***双通道里，主轴放大器设定：主控主轴的主轴号01，从控主轴的主轴号02。
1)主轴定向
两主轴均在编码器的零点处启动：M60：开启同步、M61：关闭同步；两主轴启动时初始扭矩与速度相同，同步效果更好。
二、电气程序的PLC设计：见图3，将主轴的速度环路积分功能设为无效，把速度积分控制信号INTGA置于ON(＝1)，防止发生双主轴旋转出现追赶现象；设置M60：开启同步功能、M61：关闭同步功能；
三、参数设置方法：主轴参数设定中SPDL INDEX NO.S1＝1S2＝2：S1为主控主轴，S2为从控主轴，且两个主轴在同一个通道内；
3)参数设置
参数SYC(No.8133#4)设定为"1":开启主轴同步控制功能；
参数SSS(No.3704#4)设定为“0”:同步的主轴配置同一通道***。
主轴同步控制中，将接受S指令一侧的主轴叫做主控主轴，忽略自身的S指令并同步于主控主轴进行旋转的另一侧主轴叫做从控主轴。设定此参数后，主控主轴S1、从控主轴S2两个主轴在同一个通道内。参数SPDL INDEX NO.S1＝1S2＝2。
四、编写电气程序PLC梯图，主轴定向：双主轴通过PLC程序完成定向后，主控主轴与从控主轴均停止在各自编码器的零点处，此操作编制在机床加工程序PLC中，在PLC程序里自动运行，而且使用数控***方式定位后，使加工过程中主轴定位的同步精确性更高。
4)编写电气程序PLC梯图：
参照图3，程序梯图第一到二行：当主控主轴正反转信号G70.5,G70.4和从控主轴正反转信号G74.5,G74.4发出时，主轴开始运动,即G29.6信号输出。
第三行：主轴定向的条件R1702.5和定向的M码即M61,当这两个信号输出时双主轴定向信号发出G38.2，G0038.2主轴同步控制信号。
第四行：当主轴定向时G71.5和G75.5为1。G71.5、G75.5和速度积分控制信号2置于ON，即将G71.5、G75.5为1。本信号设为“1”时速度环路积分功能无效。
第五行：位置编码器选择信号为PC2SLC<Gn028.7>的处理，在非主轴同步的情况下，从控主轴需要控制自身所选择的主轴位置编码器信号。
五、开启双主轴同步控制功能，PLC程序开启触发顺序为：主轴同步控制信号→主轴同步速度控制完成信号→各主轴的主轴相位同步控制信号。
2)开启主轴同步控制功能
触发顺序为：主轴同步控制信号→主轴同步速度控制完成信号→各主轴的主轴相位同步控制信号。
PLC设计解决了这个问题：在同步控制中，两个主轴抓取同一个工件，两个主轴都被工件机械性的连接成一体，由于工件两端形状差异，会有机械误差可能导致某个主轴位置偏差，如果不采用取消***中固有的这个自调功能，原***通过速度环路的积分功能会试图修正主轴间偏差、使主轴返回到所指定的位置，则可能会有过大的电流流过电机。为了防止两个主轴同步时这一现象发生，修改主轴定向时的速度积分控制信号为无效，参照图3。通过PLC程序处理，使得速度积分控制信号INTGA置于ON(G71.5、G75.5为1)，将速度环路积分功能设为无效。以SUC3000DHT7数控机床为例，SUC3000DHT7是一款加工车辆桥壳的专用机床；包含2个旋转轴，即左主轴和右主轴；6个直线轴，即X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2伺服轴。由于FANUC OI-TF数控***功能插补轴限制为3轴，所以将本数控***设置为双通道***，即左通道与右通道。将X1,Y1,Z1轴分配于左通道，将X2,Y2,Z2轴分配于右通道。
可根据工件两端形状需要更换相同的或不同的涨卡具。

Claims (1)

1.一种基于数控双主轴同步加工的机床设计方法，利用机床的FANUCOI-TF数控***对双主轴控制的功能实现两主轴旋转一致性，其特征在于对双主轴同步加工的机床控制***的设计方法步骤如下：
一、在机床的FANUC OI-TF数控***“数控双通道***的程序中”设置参数：预先将左、右两主轴电气参数配置在机床数控***的主轴控制***的同一数控通道内，将双主轴伺服电机放大器参数设定为主从关系，即主控主轴、从控主轴，M60：开启同步功能、M61：关闭同步功能；
二、电气程序的PLC设计：将机床数控***中主轴的速度环路积分功能设为无效，把速度积分控制信号INTGA置于ON(＝1)，防止发生双主轴旋转出现追赶现象；设置M60：开启同步功能、M61：关闭同步功能；
三、参数设置方法：主轴参数设定中SPDL INDEX NO.S1＝1S2＝2：S1为主控主轴，S2为从控主轴，且两个主轴在同一个通道内；参数SYC(No.8133#4)设定为"1"：开启主轴同步控制功能；
主轴同步控制中，将接受旋转指令S一侧的主轴叫做主控主轴，忽略***针对自身的S指令并同步于主控主轴进行旋转的另一侧主轴叫做从控主轴；
四、编写电气程序PLC梯图，主轴定向：双主轴通过PLC程序完成定向后，主控主轴与从控主轴均停止在各自编码器的零点处，进一步提高双主轴同步运行的准确度；
五、开启双主轴同步控制功能，PLC程序开启触发顺序为：主轴同步控制信号→主轴同步速度控制完成信号→各主轴的主轴相位同步控制信号。
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