数控机床增加第四轴改造方式探究探索

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1、数控机床增加第四轴改造方式探究探索　　摘要笔者从数控机床功能的简介、增加第四轴的调试等方面系统分析数控机床增加第四轴的改造方案。改造结果也表明，改造后的四轴联动加工中心的机床性能更加稳定、更加的可靠。关键词数控机床；第四轴；改造方式中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）24-0132-02数控机床在承接外加任务的时候，不仅要在数控机床上进行正常的轮廓加工，而且还需要进行曲线、曲面类零件的加工。曲线等零件的加工子在普通的三坐标上是铣床上是无法完成的，因此，这就需要扩展数控机

2、床的功能，在数控机床上增加第四轴。和购买四轴数控机床相比，增加第四轴的成本相对来说比较低。本文即探讨数控机床增加第四轴的改造方式。1数控系统功能的简介7数控系统的功能有多种系列，不同的系列其功能各不相同，一般而言，数控系统的功能包括选择功能和基本功能。其中，基本功能是数控系统必备的功能之一。对于选择功能，用户可以根据机床的特点和用途，选择相应的选择功能。数控机床的类型、档次不同，则其功能差异很大，笔者介绍其主要的几种功能。1.1控制功能控制功能是数控系统的主要功能之一。控制系统中的控制轴可以分为四种，一是移动

3、轴，二是回转轴，三是基本轴，四是附加轴。控制系统通过轴的联动，就能够完成轮廓轨迹的加工。一般情况下，数控机床二轴联动就可以满足加工的需要。三轴联动或者是四轴联动，在编制程序比较复杂的情况下才使用。1.2插补功能在数控系统中，运动轨迹的控制是通过软件的插补功能来实现的。我们知道，轮廓控制的现实性非常强，通常而言，插补软件的计算速度无法满足数控机床的速度和分辨率要求。同时，数控系统的功能不断扩展，这也要求其缩短其插补软件的计算时间。因此，数控系统的插补实际上也就被分成了粗插补和精插补两种。当前，数控机床硬件采用的

4、是精插补。1.3准备功能数控机床的准备功能，也被称之为G指令代码，应用于指定的数控机床的运动。它的基本功能有移动、平面选择和固定循环等指令。对于点位式的数控机床，如起钻床、冲床等，需要点位移动控制系统来完成。而对于轮廓控制的数控机床，则需要两个或者是两个以上的坐标定位系统进行联动。71.4辅助功能数控机床的辅助功能主要是来控制主轴的转向和启停、刀库的启停、切削液的开关等等。不同类型的数控系统的辅助功能的差别非常大，而且有很多的自定义系统。2增加第四轴的系统设计2.1数控圆光栅的功能及其选型2.1.1数控圆光栅

5、的功能数控圆光栅是一种应用广泛的精密圆分度器件，主要的应用领域是数控铣床和数控加工中心。数控圆光栅和伺服电机或者是单坐标数控系统“联手”，能够高校完成回转坐标的任意角度或者是连续的分度工作，从而完成复杂的曲面加工。此外，其还可以与机床的数控系统直接相连接，为数控机床增加一个可以联动的回转坐标轴。数控圆光栅如果安装在数控加工中心，则可以通过气动或者是液压使主轴刹筋或者是松开。主轴松开后，数控机床通过控制预选的顺序还有伺服电机，能够高效完成一个回转坐标的任意角度分度，或者是连续的分度运动，从而使数控机床高精度开展

6、工作。2.1.2数控圆光栅的选型7数控机床在进行外加工时，常常会遇到需要在回转面上对孔加工的情况；此外如箱体类零件，需要在卧式加工中心上加工，但是加工单位有没有该加工设备，情急之下，就在设备上安装一个数控圆光栅，来暂时解决问题。关于数控圆光栅，分度精度、装夹工件的直径和夹紧力矩等指标是选择数控圆光栅的关键指标。根据相关的加工精度和工件的质量要求，要达到所要求的精度，圆光栅的分度精度必须控制在合理的范围之内。笔者经过调查，发现烟台某厂家生产的数控圆光栅较好满足了课题改造所需。2.2数控圆光栅的结构设计2.2.1

7、数控圆光栅的参数和安装尺寸数控圆光栅的中心高为160mm，总的转动比为1：180，最大承载重量为120kg，总的分度误差在0.2mm以下。2.2.2伺服系统的选型分析最大转速、分度精度以及加工表面的质量、定位精度等是数控圆光栅的技术指标，这些技术指标都是由伺服系统的动态以及静态性能所决定的，其故障一般情况下也出现在伺服系统上。该机床在改造完成以后，需要满足以下技术要求。1）可逆运行。2）速度范围宽。3）足够的速度稳定性和转动刚度。4）高精度。5）响应快且无超调。6）在外界的干扰下，其功能的稳定性不受影响。3增

8、加第四轴的调试以及试运行73.1伺服系统的调试伺服系统的调试，主要检查的是伺服系统的位误差、实际速度和实际电流这三项。位置环增益是数控机床运动坐标性能优劣的最为直接的表现，并不能够随意的放大，如果可以对位置环增益进行适当调整，则表示其性能为优。一般而言，数控系统中的位置伺服系统可分为两部分，一部分是位置环，一部分是速度环。这也就说是，伺服系统中有速度反馈和位置反馈这两个回路，可根据伺服机电参数手册进