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1、46液压与气动2006年第12期基于PLC的数控落地铣镗床主轴箱动态平衡的控制系统设计畅越星,靳伍银,剡昌锋DesignofControlSystemforDynamicBalanceofHeadstockofNCBoringandMillingMachineBasedonPLCCHANGYue2xing,JINWu2yin,YANChang2feng(兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州 730050)摘 要:设计了PLC控制液压伺服系统来实现数控落地铣镗床主轴箱动态平衡的控制。在此液压系统中,应用电液伺服阀和伺服控制系统来控制活塞杆的压力和位移,实现对主轴
2、箱因倾斜而产生误差的补偿。这样不仅可以提高机床加工精度,而且可以改善立柱的受力。关键词:PLC;主轴箱;电液伺服阀;伺服控制系统;平衡中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:100024858(2006)12200462031 前言杠传动,沿静压导轨在箱体内部做左右水平运动,镗轴数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生在铣轴内做左右水平运动。但滑枕的伸出,加之安装产的基础,现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等都与数控附件的重力,使得主轴箱前端向下倾斜,降低了加工精技术密切相关,因而数控机床在现代工业生产中发挥着度,甚至使刀具破坏。本文采用基
3、于PLC的液压控制[1]技术,通过对液压系统回路中流量与压力的控制,实现极其重要的作用。目前数控落地铣镗床主轴箱的动态平衡控制方法主要有2种[2]:①用平衡锤来平衡主对主轴箱的平衡控制。零部件之间的连接方式如图1轴箱,但增大了立柱的受力;②增大丝杠的直径,让丝所示。杠承受来自主轴箱无法平衡带来的转矩,但这样导致丝在图1中,液压缸2与动滑轮8相连接,动滑轮8杠磨损加剧,影响丝杠和该机床的加工精度。这些方法上的2根钢丝绳5分别绕过两对定滑轮6,一根钢丝既笨重又精度低。本文采用液压控制平衡法,可以避免绳直接与主轴箱后端(右)连接,另一根钢丝绳与固定上述两种方法的不
4、足却可实现平衡控制,显著提高数控在主轴箱前端(左)的液压缸4连接。2个伺服阀11落地铣镗床的加工精度和改善立柱的受力。2 控制系统设计 收稿日期:20062052122.1 机床零部件之间的连接 基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(3ZS0422B252019)数控落地铣镗床主轴箱的工作原理是:主轴箱通 作者简介:畅越星(1975—),男,陕西咸阳人,硕士研究生,研过丝杠传动,沿立柱静压导轨上下运动。滑枕通过丝究方向:数控机床的动力学仿真及液压控制研究。参考文献:[4] 胡国良,龚国芳,杨华勇,余佑官.盾构掘进机推进液压[1]杨华勇,龚国芳.盾构掘进机及其
5、液压技术的应用[J].系统压力流量复合控制分析[J].煤炭学报,2006,31(1):液压气动与密封,2004(1):27-29.125-128.[2] 刘仁鹤.土压平衡式盾构技术综述[J].世界隧道,2000[5] 宋伯生.PLC编程理论、算法及技巧[M].北京:机械工(1):1-7.业出版社,2005.[3] 胡国良,龚国芳,杨华勇,邢彤.盾构掘进机模拟试验台[6] 马国华.监控组态软件及其应用[M].北京:清华大学出液压系统集成及实验分析[J].农业机械学报,2005(12):33-36.版社,2001.2006年第12期液压与气动47服阀中的压力传感
6、器检测输入液压缸4中的油压力,将检测到的结果以电压信号(UpL)的方式反馈给电压控制器并与指令电压(UpS)比较,压力控制器根据其差值ΔU来改变流量来最终对压力的控制,增加液压缸4的压力,使主轴箱前端钢丝绳的拉力增大,改变两根钢丝绳的拉力,平衡掉逆时针的反力矩。反之缩回时,主轴箱前端钢丝绳的拉力减小,改变两根钢丝绳的拉力,平衡掉顺时针的反力矩,从而使主轴箱始终保持在水平位置。2.3 液压控制原理主轴箱上升时,YV3通电接通,压力油通过阀11、9进入液压缸2的上腔内使得活塞杆向下运动从而提升主轴箱向上运动。当主轴箱向下运动时,YV1和1.床身 2.4.液压缸
7、3.主轴箱 5.钢丝绳 6.定滑轮7.立柱 8.动滑轮 9.液控单向阀 10.电磁换向阀 11.伺服阀YV2同时接通,YV1接通打开液控单向阀,液压缸中12.溢流阀 13.单向阀 14.液压泵 15.过滤器的压力油经液控单向阀9、伺服阀11的左腔流回油图1 液压系统与各零部件之间的连接图箱,主轴箱向下运动。当滑枕伸出主轴箱时,YV5接通由液压泵打出的液压油经伺服阀11的左腔、液控单分别通过两个液控单向阀9与2个液压缸相连接,液向阀9进入到液压缸4中,提升主轴箱的前端(左),补压泵14输出的压力油通过伺服阀11进到液压缸里。偿因主轴箱伸出而下垂产生的误差。当滑
8、枕缩回时,2.2 液压伺服阀的控制原理换向阀YV1接
