基于PLC控制的全流量补偿系统在大型立式车床中的应用.pdf

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０３７基于ＰＬＣ控制的全流量补偿系统在大型立式车床中的应用周燕辉，肖根福，夏翔（井冈山大学机电学院，江西吉安３４３００９）摘要：结合机床的具体参数，阐述了全流量补偿数学模型的简化过程。通过位移传感器测量因负载、温度变化导致的油膜厚度差异，应用ＰＬＣ控制技术调整变频器频率，修正伺服电机的转速，对大型立式车床静压导轨的油膜厚度进行精确补偿，提高其定位精度。关键词：

2、全流量补偿系统；变频；油膜厚度；分段中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－１２１－３ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｕｌｌＦｌｏｗＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＰＬＣｉｎｔｈｅＬａｒｇｅＶｅｒｔｉｃａｌＬａｔｈｅＺＨＯＵＹａｎｈｕｉ，ＸＩＡＯＧｅｎｆｕ，ＸＩＡＸｉａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉ’ａｎＪｉａｎｇｘｉ３４３００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔ

3、ｈｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅ，ｔｈｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｆｕｌｌｆｌｏｗｃｏｍｐｅｎｓａ⁃ｔｉｏｎｗａｓｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｗａｓｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｏｉｌｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｄｕｅｔｏｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｏａｄ．ＰＬＣｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｕｓｅｄｔｏａｄｊｕｓｔｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅｒｏｔａｔ

4、ｉｏｎｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｓｅｒｖｏｍｏｔｏｒｗａｓｃｏｒｒｅｃｔｅｄ，ｓｏｔｈｅｏｉｌｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｖｅｒｔｉｃａｌｌａｔｈｅｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｇｕｉｄｅｗａｙｗａｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｐｒｅｃｉｓｅｌｙ，ｔｈｅｎｉｔｓｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗａｓｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｕｌｌｆｌｏｗｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；Ｏｉｌｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；Ｓｅｃｔｉｏｎ大型立式车床是现代工业生产中不可或缺的一种为１个大气压、温度为ｔ时的黏

5、度，Ｐａ·ｓ；ｔ为工作０重要生产设备，主要适用于盘类零件的加工，具有承后的温度，℃；ｔ为初始温度，℃；λ为油压的黏温０［１］载能力大、装夹工件方便及切削扭矩大等特点。但系数。是加工的工件质量太大，导致导轨变形，使得工作台２供油方法运转不平稳甚至出现卡住等现象。出现这些现象的重对于大型立式车床来说，静压导轨的油膜厚度δ要原因是油膜厚度发生了变化，极大地影响了车床的［４］一般控制在０?０３～０?０６ｍｍ。现预设油膜厚度为δ，［２］加工精度。可见静压导轨保持一定的油膜厚度，对在温度、压力与载荷的变化下油膜厚度发生变化，通提高大型立式车床的加工精度、运行平

6、稳与安全生产过光栅位移传感器检测出油膜厚度为δ±Δδ。为了安具有重要意义。全生产，预留缓冲报警时间，由ＰＬＣ控制油膜的厚［５］１理论基础度在０?０３５～０?０５５ｍｍ之间，采用分段在线控制法静压导轨油膜容易受到载荷、温度与压力的综合控制变频器频率，调整电机转速，输出相应流量。影响。一般来说，静压导轨中压力远远小于２０ＭＰａ，３案例应用故压力的影响忽略不计。公式（１）为油膜厚度与流３?１供油原理设计［３］量、温度的复合数学模型：某公司生产的ＣＫＸ５３１２５数控单柱立式车铣复合３－λ（ｔ－ｔ）１２ｌｑｕｅ０加工中心，最大加工直径１２５００ｍｍ，最大承载

7、工件ｗ０δ＝（１）ΔｐＢ质量１６０ｔ，工作台直径６３００ｍｍ，采用静压导轨，３共有２４个静压腔。２４个静压腔需要同量供油，油液式中：ｑ为单位宽度的流量，ｃｍ／ｓ；δ为缝隙高度ｗ［６］（即油膜厚度），ｃｍ；ｌ为缝隙长度，ｃｍ；Δｐ为两端温升不超过５０℃，不能出现低速“爬行”、卡盘的压差，Ｐａ；Ｂ为缝隙单位宽度，ｃｍ；ｕ为压力，等现象。根据工作要求，拟定原理图（图１）。０收稿日期：２０１４－１１－０４基金项目：江西省科技支撑项目（２０１４２ＢＢＥ５００５７）作者简介：周燕辉（１９７１—），男，硕士，副教授，研究方向为液压与机械设计。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｈｚ

8、ｈｏｕ＿９９＠１６３?ｃｏｍ。通信作者：夏翔，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｘ１１１７＠１６３?ｃｏｍ。·１２２·机床与液压第４４卷