數控磨床范文第1篇
在工業生產中, 由于磨床零件和部件制造加工精度不符合設計要求、回轉體本身的不平衡、液壓系統中油液的波動、周期切削力等引起磨床結構系統的強迫振動, 其激起的磨床部件之間的相對振動幅值將影響加工工件的精度, 如圓度、表面粗糙度等。磨床系統的絕對振動幅值通常是大于砂輪和工件之間的相對振幅的, 雖然這不會嚴重影響加工精度, 但是當絕對振幅較大時, 會引起用戶的不安, 產生不安全感, 從而影響磨床的銷售。因此, 磨床振動的研究應該建立在對實際磨床進行試驗和測量的基礎上, 發現其中的振動特征, 找出規律, 為機床優化設計提供依據。
本公司進行磨床振動試驗主要有兩方面的目的: (1) 拾取振動幅頻譜圖, 以便于進行頻譜分析; (2) 獲取機床振動瀑布圖, 分析磨頭主軸最佳磨削轉速。
1 試驗設備的選用
本公司使用的振動試驗設備是比利時LMS公司生產的Test.Lab振動噪聲測量分析系統, 其中, Spectral Testing是專門設計用來進行振動譜分析的軟件模塊, Signature Testing信號特征測試分析模塊可以實時監控、采集所有轉速下的頻譜曲線, 配上丹麥BK公司的速度傳感器及轉速信號傳感器, 使得試驗效率大幅提高。
2 試驗方法及譜分析
磨床振動試驗主要有兩項內容: (1) 空運轉振動試驗; (2) 機床磨削狀態振動試驗。普通機床的主軸、電動機等主要回轉體經過動平衡后, 其絕對振動的幅值會很小而不足以影響精度, 可以不必考慮空運轉的絕對振動。但由于磨床的精密性, 其刀具為磨削砂輪, 而砂輪存在一個動態平衡問題, 該因素對磨床振動是非常敏感的。此外, 空運轉絕對振動的頻譜分析有助于分析引起振動的原因。
2.1 整機空運轉試驗
整機空運轉的試驗目的是為了弄清機床內部存在的強迫振動振源的狀況, 即強迫振動的振源可能在哪些環節, 它們對加工表面振紋的影響是怎樣的。首先, 分別開動機床上各電機, 測量工件與砂輪之間的相對振動和各部件的絕對振動的振動幅值, 拾取幅頻曲線。
如圖1所示, 當機床振動系統在一倍頻64 Hz處出現最大振動峰值68.6×10-6 m/s時, 一定是由于磨床砂輪旋轉不平衡的慣性力和機械傳動過程中的干擾力所引起。在早期的機床振動研究中, 振幅值一般選取位移值, 單位為μm, 這樣雖然比較直觀, 但不能正確反映機床振動的激烈程度。通常在做試驗時, 我們更關心機床振動的激烈程度, 即機床振動烈度, 該參數能夠完全反映出機床振動的狀態。振動烈度的單位為m/s, 是一個速度單位。雖然通過數學微積分, 用軟件的方法可以在各單位之間轉換, 但經過實際檢驗, 軟件計算方法產生的誤差遠遠大于硬件計算方法, 因此, 現代振動試驗中通常選用速度傳感器就是這個原因。
2.2 切削試驗
切削試驗是檢查機床實際工作的性能, 此時強迫振動與自激振動同時存在, 因此, 要從這兩個方面進行試驗分析: (1) 對于強迫振動, 可以根據加工表面的振痕頻率分析機床中的振源, 也可以采用不同的切削條件來改變激振力大小以測定機床的抗振能力; (2) 對于自激振動, 可以測出自激振動的頻率, 并可以求出開始起振時的臨界磨削參數。
2.2.1 受迫振動振源分析
工件表面的振紋頻率f (Hz) 為:
其中:z為振紋數目;n為工件轉速。
根據圓度儀測得的振紋數目可以計算出振紋頻率, 該振紋頻率與實際磨削時測得的最大振幅值所對應的頻率是一致的。此頻率也出現在空運轉狀態的幅頻譜圖上。
2.2.2 自激振動頻率的判斷
磨削時兩類振動同時存在, 為求自振頻率, 應減少強迫振動的干擾。自激振動的產生一般是根據特有的噪聲、振幅的劇烈上升和工件表面出現的振痕來判斷的。自激振動的頻率與振動系統某一階的固有頻率接近, 與外界振源無關, 如果改變磨削量, 其振動頻率不會發生變化。
通過分析機床振動頻譜圖, 了解了機床在某一轉速下的振動狀態。為了了解砂輪主軸的振動情況, 我們在原有頻譜圖的基礎上增加了一個新的維度, 即速度軸。這樣, 就形成了振動瀑布圖, 如圖2所示。通過提取一階頻率下轉速與振幅的關系曲線, 得到圖3。經分析可知, 砂輪主軸在1 462r/min具有較小的振動烈度, 有良好的磨削效果。
瀑布圖為我們提供了一個印證頻譜圖的手段。通過對瀑布圖橫切, 獲得了這一轉速下的頻譜圖, 這與譜分析得到的結果互相印證, 增加了數據分析的可靠性。
3 減小振動的方法
3.1 振動的隔離
隔振有兩種方法, 主動隔振是防止機床的振動傳給地基;被動隔振是防止振動由地基傳給機床。主動隔振其力學模型相當于直接激振。
設振動產生的位移為:
其中:A為振幅, , F為系統受力, k為等效剛度系數, λ為頻率比, 為固有角頻率, , ω為角頻率, m為質量, ζ為系統阻尼比, , c為阻尼系數;φ為相位。
運動微分方程為:
作用在彈性基礎上的力是彈性力和阻尼力之和, 即:
隔振因子為:
當頻率比時, 即隔振地基的彈簧質量系統的固有頻率低于振源 (機床產生的強迫振動) 頻譜中的最低頻率分量40%時, T<1, 起隔振作用。
被動隔振是干擾力作用在地基上, 相當于基點激振。為使機床啟動時共振峰不至過高, 一般設置較大的阻尼比ζ=0.5～0.8。
3.2 用減振器減少振動
在機床上通過加裝彈簧阻尼吸振器, 可使運動部件振幅減小50%。
3.3 改善機床部件的制造和裝配質量以提高阻尼系數
材料結構內的阻尼是很小的, 內圓磨床裝上滑板、車頭、磨頭后與單獨床身比, 阻尼一般會增加7倍~8倍;適當減小主軸間隙也可以提高系統剛性, 因此, 砂輪主軸裝配時要采用合適的間隙值, 砂輪主軸軸承間隙減小0.03mm, 振幅將相應降低70%, 系統阻尼則會增加70%。
4 小結
通過深入了解機床的振動特性, 掌握各轉速下系統振動的細節, 使用多種手段獲得振動頻譜圖, 增加數據可靠性, 從而使我們能夠更好地控制機床振動, 減小振動對工件加工質量的影響, 提升磨床品質, 為國產磨床進入國際先進磨床行列提供強有力的技術支持。
參考文獻
[1]李舜酩, 李香蓮.振動信號的現代分析技術與應用[M].北京:國防工業出版社, 2008.
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數控磨床范文第2篇
數控重型軋輥磨床是齊重數控裝備股份有限公司2012年研發的新產品之一, 其機械結構復雜, 機械加工和裝配、電氣調試難度大。特別是數控重型軋輥磨床的電氣電氣方面除了常規的動作調試外, 還需要完成對超聲波檢測系統、動平衡系統、主軸箱輔助起動系統的調試, 并通過DP/DP中繼器與進口測量系統通信, 完成軋輥的所有測量動作。
軋輥種類繁多, 參數計算復雜, 還需要根據測量結果完成自動磨削補償, 因此需要專用的軋輥加工軟件系統?？蒲性囼炇议_發的軋輥磨削軟件系統可實現軋輥的圓柱輥面、圓錐輥面、凸凹圓弧等復雜輥面、輥身端面的自動磨削, 以及自動在線測量功能。操作者只需在界面中輸入軋輥工件參數, 選擇磨削工藝流程, 軟件后臺程序就會自動完成參數化編程功能, 并生成磨削加工和測量程序。軟件系統提供防碰撞、消沖程, 機床狀態監控和自動回退功能, 有效提高了機床加工效率和安全性。
數控磨床范文第3篇
數控機床代表著國家的生產力, 是制造業的基礎設備之一。國家十二五期間, 我國的汽車、鐵路、公路、機械等的高速發展對數控機床的需求發生了很大的變化, 表現在:對機床的需求增大;機床的消費重點為國家船用設備;市場對高端數控機床的需求增加。我國的機床產業表現出很明顯的區域性, 其中上海、杭州、無錫等地的高端數控磨床占全國比例的一半以上, 已經是我國磨床的重要開發區域。上海機床有限公司作為我國高端精密數控磨床制作企業, 在數控機床行業起著舉足輕重的地位。在所有的數控機床當中, 高端數控磨床是需要精細加工的數控機床, 磨床的精度影響著磨床所生產加工的零件、設備的質量和精度。
隨著國內外制造行業的高速發展, 磨床市場越來越大。然而, 在我國的高端數控磨床市場中, 我國的磨床的進口在一半以上, 同時, 我國的磨床市場以中端磨床為主, 國內生產的磨床總體工藝能力要低于進口磨床水平。
1 磨床模塊化設計
隨著制造行業的精細化、分工化發展, 磨床的發展越來越合理化、智能化。目前提出了可重構機床的理念, 也就是模塊化機床, 這種機床的設計基礎就是機床結構和功能的模塊化。
上海機床有限公司在設計數控磨床過程中, 在整合新舊產品的基礎上形成了非常豐富的功能模塊, 通過模塊的差異化組合進而加工成不同的產品。磨床模塊化設計的優勢, 使得磨床所生產的產品逐步使用模塊化的設計理念。模塊化磨床的設計極大地提升了磨床生產產品的效率, 一定程度上推動了制造產業的發展, 減小了產品的制作周期。
2 高端數控磨床的特點及發展
高端數控磨床指的是那些精密、大型、智能、高效的數控機床, 它的功能多樣, 可以加工生產復雜精密零部件, 在設計和制造上有很大的難度, 具體表現為以下發展特點:
2.1 磨削方式的復合化、多樣化
伴隨著社會各方面的快速發展, 市場對機械加工的要求越來越高, 其中最基本需求就是速度、效率、精度, 而傳統的數控磨床已經很難滿足現代加工業的需求, 復合磨削成為磨削加工方式的主要發展趨勢。
高端復合化磨削是現代制造產業的一種精細加工設備之一, 在汽車、鐵路、橋梁、軍工等方面可以解決很多制造難題, 尤其是動力裝置、傳動設備等零部件的加工, 加工過程中要確保零部件的質量、精度和效率, 高端數控磨床已經成為國外制造業的重要加工保障。而我國這方面的數控磨床設備大都需要進口, 國內的磨床工藝和國外的相比還有很大的差距, 國外的磨床復合化技術先進, 同時設備價格也非常昂貴。國內高端復合磨床的起步晚、技術積累低, 和國外的同種數控磨床相比, 磨床數量少、制作工藝低。但是從10年以后, 我國的高端復合數控磨床有了很大的發展, 大力振興生產制造業, 國內的機床生產企業都開始重視對復合磨床的自主研發。
2.2 磨削速度的高速發展
高速磨削速度指的是五倍以上普通磨削速度, 和普通磨削速度相比, 高速磨削有以下優勢:磨床的高速磨削改善了數控磨床的磨削效率;高速磨削的加工精度和質量較高;高速磨削可以增強砂輪的使用, 降低材料的消耗。近幾年來, 國外的超高速磨床磨削有了很大的發展, 具體表現為磨削機理和磨削速度上, 立方氮化硼、金剛石等材料在砂輪中的使用, 使得高速磨削有了發展基礎。目前, 我國的高速磨削成果還沒有實現商業化, 上海機床有限公司設計出的磨床最高磨削速度為150m/s, 主要用于對超硬材料、復合材料的精密加工。高速磨削作為現代制造產業中的先進、前沿工藝, 加工范圍廣、效率高、精度高。在我國推廣發展高速磨床, 可以有效提升我國制造業的加工能力。
2.3 磨床切削的精度發展
磨床的切削加工可以分為普通、精密和超精密加工, 對于不同的生產零部件有不同的加工精度要求, 超精密加工切削后的產品表面粗糙度低, 加工精度高, 可以達到納米級別。超精密磨削加工的基礎是超精密磨床, 現今超精密磨床的發展趨勢是自動、精度化。我國精密磨床的切削還在初級階段, 哈工大的袁哲俊教授在國產數控磨床上研發了磨削設備, 實現了傳統難以加工材料的精密磨削加工。
3 我國磨床工藝以及存在的問題
隨著我國經濟的快速發展, 高端數控機床進入了高速發展期, 通過對國外先進磨床工藝技術的引進、自身工藝的創新等, 堅持產學研的發展合作, 已經基本具備高端數控磨床的自主研發能力, 國內數控機床行業涌現出了一大批實力強、有特色的公司, 以市場為導向、以需求為動力, 開發出了有競爭力的數控磨床。雖然我國在高端數控磨床上有了很大的進步, 但是, 和國外的先進高端磨床相比, 國產的磨床在加工效率、質量、復合性和智能化等方面還有很大的差距, 表現為:磨床零部件功能配套的薄弱性;磨床設計理念的滯后性;高端磨床控制方式的落后性。
分析國內外高端數控磨床之間的差距, 主要原因是我國數控磨床技術落后、零部件的制造工藝較低、重要零部件的設計理念落后以及核心技術的不足等等都是影響我國高端數控磨床發展的重要因素。
4 結束語
通過把國內高端磨床公司和國外先進磨床公司相互對比, 追蹤國外先進磨床公司工藝, 以市場為導向, 提升自主研發能力、調整產業結構。隨著我國“高端數控機床與基礎制作設備”這一科技重大專項的實施, 希望國內的高端數控磨床公司以此為契機, 加強物理和仿真實驗的并重, 重視實驗基地的建設;將研究所、企業、高校緊密結合, 加強合作, 把高?？蒲谐晒袌龌?、工業化;調整產業結構、轉變發展方式, 促使我國高端數控磨床向著超高精度、高磨削速度、復合智能化方向發展。
參考文獻
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[2]趙仲琪.磨床關鍵共性技術發展的思考[J].金屬加工 (冷加工) , 2012, 10:11-13.
數控磨床范文第4篇
武鋼CSP磨輥車間引進四臺意大利POMINI軋輥磨床, 其對CVC+輥形凸度控制是實現軋機對CVC+板形凸度控制的前提條件。參考F1-F4上下精軋工作輥的數學模型 (圖1) , 曲線方程式是五次冪的多項式。圖2中上下交叉不規則的曲線是軋輥的實際曲線, 上下兩條虛線是誤差公差帶, 當實際曲線在公差帶范圍內, 輥形精度指標達標。
二、建立軋輥的磨削模型
基于建模、仿真、預測和控制設計思想理論, 磨床CNC系統根據實測和理想輥形的軌跡誤差對比 (圖3■標記線) , 通過內插補運算器的數字運算, 生成軋輥的計算磨削模型 (圖4■標記線) , 定義加工過程中每點的位置、速度和終點位置, 在下趟次磨削過程中, 向軸的伺服運動控制器分配脈沖, 控制多軸的聯動加工量, 伺服的自跟隨軌跡測量系統形成半閉環, 磨床在線測量系統的同步檢測, 形成磨床的閉環測量, 隨著磨削運動軌跡中各點的新差異被不斷刷新, 實時更新位置和速度去控制傳動驅動, 使磨床按照計算的軌跡模型運動切削, 達到輪廓控制的目的。
在生產中, 實際的磨削輥形往往與計算的輥形有方向上的位移量, 即磨床測量點與設計的計算加工量與實際的加工點不統一, 磨削和測量控制不是“同步”而是“異步”, 輥形精度指標不合格見圖3中▲標記線。
三、軋輥輥形誤差原因分析及補償
1. 軋輥輥形誤差原因分析
首先排除砂輪切削刃分布的隨機性, 操作工分配磨削參數及操作技能的動態影響等因素外, 磨床設備自身機械部件的幾何誤差, 各直線運動伺服軸跟隨誤差, 主軸的旋轉度誤差, 多軸聯動的定位誤差, 測量裝置誤差, 軋輥工裝誤差, 運動誤差等動態因素造成誤差偏差過大, 大于系統接受的補償值時, 即使長時間的補償磨削, 難以實現理想輪廓控制, 一一分離各種形式的誤差, 其中多軸聯動的定位誤差是輥形誤差的主要部分。
2. 軋輥的精度誤差對板材產品影響
軋輥是軋機設備重要組成部分, 其機械性能, 尺寸精度、幾何形狀精度對生產的板材產品有著重要質量影響, 精度指標不合格的軋輥投入生產時, 是必影響軋機運轉不穩定, 同時板材產品產生薄厚不均, 凹凸波浪, 邊緣彎曲等現象。
3. 磨床磨削與測量聯動的定位誤差補償技術
基于機床坐標系, 磨床工件坐標系的原點是加工中心和編程的零點, 軌跡方向運動有兩個軸運動, 即測量臺架V軸和磨削工作臺架Z軸, 它們的定位基準點與加工中心零點存在一定幾何關系。
當測量軌跡方向的定位產生偏差時, 新建虛擬的測量軸坐標系, 硬性將物理同方向的測量軸運動及軸運動定位誤差存在著垂直幾何關系, 圖5中X″坐標為測量臺架V軸軌跡方向, 而Y″坐標為V軸運動定位誤差, 理想的測量V軸運動定位誤差映射到工件坐標是等于零, 當實際測量定位誤差≥|5mm|時, 通過新建的測量坐標系將測量定位誤差映射到測量坐標系等于零, 而測量基準值也發生同樣方向大小的偏差位移補償, 實現測量定位誤差補償。磨削Z軸定位誤差補償思路與測量定位誤差補償原理一樣 (圖6) 。
4. 磨削和測量定位誤差補償的目的
補償的目的:實現測量點的位置及對應的計算加工量與實際加工點位置和實際加工量一一對應, 即磨削和測量兩軸的工作行程、運行方向、起點和終點定位、運行速度高度統一。
四、典型案例
故障輥形1 (圖7) 是L2-X02軋輥在萬能磨床磨削3h后檢測的圖形, 尾架側曲線異常尖峰, 超差明顯。運用定位誤差補償技術調整后, 用25min (純磨削時間) , 輥形滿足精度要求。
故障輥形2是CR085C1軋輥在萬能磨床磨削4h后檢測的圖形, 輥身中部區域誤差曲線呈波浪形逐級放大, 上下直穿誤差帶 (圖8) 。
故障輥形3是XTBG109軋輥在工作輥磨床磨削3h后檢測的輥形, 床頭側曲線誤差超差異常 (圖9) , 這兩根軋輥表面有明顯的走刀痕, 運用定位誤差補償技術調整, 兩個軋輥都在45min內磨削完成且滿足精度的要求, 走刀痕完全消失。
五、結語
數控磨床范文第5篇
1. 故障現象
機床正常加工過程中觸摸屏顯示“定位單元故障 (26) ”, 復位不能消除, 只有重啟PLC電源后故障消除, 但不久故障重現。出現故障時機床報警燈閃爍, 機床處在原位, 各軸處于停止狀態;CPU43的綠色指示燈正常, COM黃燈不閃爍, 電源模塊綠燈指示正常;NC413定位模塊上指示燈狀態為RUN綠燈亮, ERR紅燈亮, SENS紅燈亮, Y軸黃燈閃爍;3個驅動器只有綠燈亮, 且故障出現過程中報警紅燈未閃亮。
2. 故障處理
機床還能正常加工工件, 因此判斷機床機械及外圍電器部分良好。利用PLC的編程軟件, 連接個人電腦與PLC, 在梯形圖監控機床故障點來源, 制定解決方案, 排除故障。
準備1臺裝有CX-Programmer3.10版PLC編程軟件且裝載過CX-Server-Communications驅動程序的個人電腦, RS232連線和USB轉RS232連線各1根。打開PLC編程軟件, 為自動在線連接選擇1個串口, 然后在電腦對話框里將串口設置成和PLC的一致。PLC編程軟件自動在線后會出現從PLC到PC (個人電腦) 的上傳對話框, 然后將上傳的程序存儲到電腦硬盤。為防止操作失誤導致程序丟失后還能恢復原狀, 將PLC內存DM區里的數據也全部上傳到電腦保存。
當報警出現時在線監控PLC梯形圖 (圖1) , 通過PLC編程軟件的搜索功能, 在梯形圖里找到窗口報警的輸出線圈322.04。觀察分析后認為報警是由于111.12 (定位單元出錯) 的輸入點接通而觸發HR4.09 (定位單元錯) 的輸出線圈, 使得384.15 (緊急停止) 的輸出線圈接通, 從而觸發322.04 (窗口報警) 的輸出線圈, 在觸摸屏彈出“定位單元故障 (26) ”的報警對話框 (PLC與觸摸屏報警對話框之間存在相關對應關系, 不再贅述) 。進一步確認111.12是NC413定位模塊IR區對應的Y軸伺服放大器的故障標記輸入位, 當其為1時說明NC413被Y軸伺服放大器故障標記, 當其為0時說明Y軸伺服放大器進給動作正常完成。從梯形圖可看出, 當HR4.09的輸出線圈接通時, 和其并聯的數據傳送指令@MOV (21) 會將內存DM529里的內容 (Y軸伺服放大器故障時送給NC413定位模塊的出錯代碼) 送到DM211里。因此當報警出現時監控內存DM211里存放的報警代碼是6000, 其意義為“借助1個急停信號輸入、軸被停止”。再監控IR 111的各位狀態, 看到在機床報警時其12位為1, 這說明NC413定位模塊的確被Y軸伺服放大器輸入了1個信號而被故障標記, 因此報警。
根據出錯代碼6000的含義, 報警原因是Y軸的伺服放大器給了NC413定位模塊急停信號。為確認急停信號來源, 分析NC413定位模塊與Y軸伺服放大器CN1端子的連線原理圖 (圖2) , 端子含義見表1?？梢钥闯? 32號端子給了B20急停信號后, 使得NC413報警。解決方案: (1) 更換同型號的伺服放大器, 重新設置參數; (2) 更換伺服放大器31、32號端子對應的同型號光耦; (3) 將32號端子與B20端子用導線短接。經比較分析, 最終選擇方案 (3) , 報警不再出現, 機床工作正常。
3. 總結
數控機床綜合了計算機、自動控制、網絡通信以及機械制造等技術, 出現故障時, 首先要定位故障點, 然后借助工具進行邏輯推理分析, 最終排除故障。
(1) 根據觸摸屏的報警信息, 在PLC程序中在線監控報警來源, 然后根據可能原因排除故障。
(2) 維修前要將機床使用的梯形圖和DM區的數據上傳到電腦保存, 以備后用。
(3) 熟悉I/O口的用途。
(4) 要有一定備件和資料, 如NC413定位單元和伺服放大器及其使用說明。
(5) 做好故障現象及診斷過程記錄, 為以后故障診斷提供數據, 提高診斷效率。
(6) 要結合現場的實際情況, 問清出現故障的時間、頻率, 對癥維修。
(7) 根據先外圍后內部、先機械后電氣、先簡單后復雜的原則制定維修方案, 降低維修風險。
(8) 熟練使用PLC梯形圖的編程軟件及其功能指令, 提高故障處理效率。
摘要：介紹利用PLC梯形圖在線監控功能處理數控磨床故障的過程, 針對數控機床故障處理, 提出一些建議。
關鍵詞：數控磨床,PLC,梯形圖,故障診斷
參考文獻
[1]王侃夫.數控機床故障診斷及維護.機械工業出版社
數控磨床范文第6篇
據了解, 目前, 我國每年需進口約300臺光學輪廓磨床及各種多功能精密曲面磨床, 每臺售價達數十萬美元, 且加工精度0.1微米以上的, 國際上對中國實行禁運。
為此, 2007年福建省將其列入省科技重大專項, 由廈門大學和三明機床有限責任公司等組織科研力量聯合進行攻關, 終于研制出集機、電、液、氣、數控技術為一體, 具備粗磨、精磨、研磨拋光復合加工等功能的機床, 并在同一臺機床上實現磨、拋及在位檢測的精密加工