基于中达电通自动化平台的车铣复合加工机床解决方案.docx

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1、基于中达电通自动化平台的车铣复合加工机床解决方案基于中达电通自动化平台的车铣复合加工机床解决方案hanjuan导语：复合加工技术是将来CNC机床开展的重要方向。摘要：本文讨论怎样利用中达电通PUTNC-HCL-T加强型车床数控系统，并配合台达ASD系列沟通伺服系统、台达VFD-VE系列高性能磁束向量控制沟通变频器、CS7主轴专用编码器的一体化控制平台解决方案来实现经济型车床向具有车、铣复合加工功能中高端车削中心的功能转变。关键词：CNC复合加工经济型车床车铣复合主轴C轴功能随着机械冷加工领域零件产品的多样化少量化以及日趋复杂化，金属切削制造业对可以加工出高质量、高精度、高效率、低本钱产品的CN

2、C计算机数控机床的需求日益增加。同时作为数控机床制造商，怎样在现有消费才能的根底上可以简单、实用、高效、经济地消费出具有复合加工才能的CNC机床，在日趋剧烈的市场竞争中求得生存并开展，也是产品研发的主要目的和方向。为此机床的设计与制造者们一直在做出不懈的努力。2CNC复合加工技术一个零件产品的消费，通常需要多道工序方能完成，不同的工艺方法有着不同的加工原理和特点，不同的加工工序有着不同的加工目的和要求，因此它们各自需要用着不同的加工设备来实现。在传统的制造工艺中，一个零件的制造往往就需要有多种、多台不同的加工设备来完成。这不仅增加了设备的台数和消费厂房的占地面积，进而增加了企业的投入，而且由于

3、消费经过中零件需在工艺和工序设备间等待、运输、检查和重新定位装夹等因素，既影响加工精度，也必然增加了不少消费辅助时间。统计说明，这局部非加工时间将占到零件消费总周期的70%95%左右，进而大大地制约了消费效率的进步。随着金属切削制造业蓬勃开展，对于传统加工方式，甚至是使用普通的分散式CNC加工方式都可能已不能知足机床用户对复杂零件的加工要求。取而代之的就是把不同加工技术集中在同一台机床上完成的集约式的复合加工方式，并已成为将来机床开展的重要方向。CNC复合加工就是把几种不同的加工工艺，放在同一台数控机床上来实现零件的加工，例如在一台数控机床上可以进展车削加工、铣削加工、钻孔加工等。CNC复合加

4、工是近年来金属切削加工领域中最流行的先进制造技术之一。具有复合加工才能CNC机床的最大的优点就是可以通过一次零件装夹，即可实现零件多种不同工艺的加工，进而到达减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，进步零件加工精度，缩短制造周期和节约作业面积的目的，为使用者带来效益。根据图1展示燃气具燃烧喷嘴零件加工图，传统的加工方式需要下3道根本加工工序方能完成：使用CNC车床或小型液压仿形车床来加工外圆轮廓；使用钻床安装分度卡盘或专用夹具实现来分度钻孔；使用钻床安装专用的快换夹头来实现侧面的钻孔和攻丝。而在具有复合功能的CNC车床上消费时，通过一次工序装夹，简单的NC编程就能方便快速的实现上述所有加工步骤

5、，极大的进步了加工效率。align=center图1燃气具燃烧喷嘴/align3车铣复合功能的实现以及和经济型CNC车床的差异3.1机械构造的差异以车削为根底的CNC复合加工车床，通常是以普通CNC数控车床为根底，配以一个多个工位的刀架和动力旋转刀具开展而成，加工对象主要是轴类、盘套类等回转体零件。除主要进展车削加工外，还可以进展局部的铣削、钻孔和攻丝等加工。为了实如今一台车床上通过一次装夹，便可对回转体零件进展全部或者大局部的加工，因此在它车床的床身上，除了可以安装一般的车削刀具外，还要具有可以安装上铣刀、钻头和丝锥等旋转的辅助动力装置，这点是具有车、铣复合功能CNC车床机械构造上区别于经济

6、型车床的显著特征。3.2CNC控制系统的差异1C轴功能。对于具有车、铣复合功能CNC车床，它控制系统的主轴通道，除了可以执行S代码主轴的功能，控制机床主轴变速旋转外，还要可以实现机床主轴可以准确分度的C轴功能和C与Z轴、C与X轴的联动功能。具有这样复合功能CNC车床不仅可以像普通数控车床那样能对回转体零件的内外外表含圆柱面、锥面、曲面等、端面进展车削加工，还可以利用C-Z轴联动功能车螺纹，利用C轴分度功能和X或者Z轴上安装的动力旋转刀具进展偏离回转体零件中心线的钻孔和铣削加工，进而大大地扩展了数控车床复合加工的才能。2多轴的控制才能。标准的经济型的CNC车床通常配置1路主轴通道伺服主轴或变频器

7、主轴和2路伺服进给轴通道X轴、Z轴，而具有车、铣复合功能CNC车床，还需要增加辅助动力装置来实现钻孔和铣削加工，因此就需要控制器可以提供更多的伺服轴通道如A轴、Y轴来控制辅助动力装置，知足控制的要求，如图2所示。align=center图2多轴加工/align4基于中达电通自动化平台的车铣复合加工解决方案综合上述的分析，我们理解到从经济型车床向具有复合加工才能的CNC车床的转变是需要在机床电气控制架构和机械设计两个方面同时入手来知足的要求的，对于后者由于每个机床制造商的机台设计不尽一样，而利用中达电通CNC系统的PLC的开放性完全可以知足不同的机械设计需求，本文对机械局部不再做讨论，主要介绍中

8、达电通在电气控制方面可以提供的整体解决方案。机电自动化产业制品丰富的中达电通除可以提供PUTNC-H4CL-T加强型车床数控系统来知足具车、铣复合功能的CNC车床的控制要求外，还可以提供台达ASD系列沟通伺服系统、台达VFD-VE系列沟通变频器，CS7主轴专用编码器等全套工业自动化产品来知足电气控制方面的需求，使机械制造商有才能在现有消费才能的根底上可以简单、实用、高效、经济地消费出具有复合加工才能的CNC机床，进而为机械制造商和最终用户带了更大的利益。4.1CNC控制系统介绍基于金属切削制造业对具有复合加工才能的CNC机床的市场需求和将来开展的技术趋势，中达电通在2006年底将PUTNC-H

9、4CL-T加强型车床数控系统推向市场图3。创新设计的PUTNC-H4CL-T加强型车床数控系统采用了全新的硬体设计架构，完全继承了中达电通数控系统的稳定性和操纵易用性的特点，使其性能更加出色。PUTNC-H4CL-T技术特点：align=center图3PUTNC-H4CL-T车床数控系统/align1开放式的系统架构，內含嵌入式PLC。LCD界面可规划，可以知足不同机械制造商的客制化需求。210.4寸彩色液晶显示器，视野更大、更明晰。3分体式操纵平台，使用更方便，操纵更灵敏。4最大控制伺服通道数：4路伺服轴X、Z、Y、A。5主轴控制通道数：可以控制1路伺服主轴或者变频主轴，主轴控制具有S主轴

10、功能和C轴任意角度分度功能。6车、铣一体机的设计理念，可以实现C与Z轴、C与X轴的联动功能，可以进展螺旋槽铣削，高精度螺纹加工等丰富加工功能。7配合铣刀、钻头和丝锥等旋转的辅助动力装置可以实现刚性攻丝、X轴向钻孔、Z轴向钻孔、偏心刚性攻丝等复合加工功能。4.2CNC系统的参数配置使用PUTNC-H4CL-T车床数控系统的参数界面，机床制造商可以方便的通过相应参数配置来实现主轴机能和辅助动力头功能，而无须对CNC的PLC程序进展编辑。进而可以更轻松的构建CNC车床复合加工所需各项控制机能，如图4所示。align=center图4数控系统的自动界面和主轴参数配置界面/align4.3CNC车床复合

11、加工的NC编程对于PUTNC-H4CL-T车床数控系统，系统已经开发了专用的NC指令代码，可以方便的控制主轴分度、辅助动力头旋转、实现刚性攻丝、X轴向钻孔、Z轴向钻孔、偏心刚性攻丝等复合加工功能。表1列举了常用的NC指令代码。align=center表1复合加工常用NC编程代码/align5台达ASD系列沟通伺服系统台达ASD-A系列进阶型沟通伺服系统和ASD-B标准型沟通伺服系统是台达电子分别于2003年和2005年面向市场推出的2款主流伺服产品，可以全方位知足工业用户的需求，十分在CNC机床的应用上性能表现更加优异。台达伺服针对于CNC机床领域特点：1内建完好的三种位置/速度/转矩形式根本

12、控制机能，可以方便的和上位控制器连接。2动态响应性好，伺服整定时间1ms、空载状态下-3000RPM3000RPM的加速时间10ms。3PDFFPseudo-DerivativeFeedbackandFeedforward强健式控制架构相应更快速、对外部干扰有更强的抑制补偿才能，进而可以保证车刀切削瞬间,或其它外力忽然参与时，伺服定位或者定速被影响很少，如图5所示。4伺服的自动增益调整功能，可以自动评估负载情况并公道设置伺服增益，进而使伺服调试更简单、更快捷，且伺服定位更精准，无超越量和加速度过冲。align=center图5PDFF强健式控制架构/align5提供共振抑制功能和低通滤波器功能

13、，可以有效弥补机械的缺乏和缺陷。6台达ASD-A系列进阶型沟通伺服系统更具有分度定位功能，配合CNC系统PLC的I/O规划可以轻松实现伺服刀库控制，参见图6。align=center图6ASD-A系列内置的伺服分度功能/align6台达VFD-VE系列高性能磁束向量控制沟通变频器台达VFD-VE系列是2007年为知足高端市场推出的一款全新产品，其频率输出范围为0600Hz，而V2H型的输出更高达3600Hz，完全可以知足CNC机床高速主轴的控制需求。利用独特位置控制功能，配合H4CL-T系统的C轴机能亦可实现主轴任意角度分度功能。VFD-VE系列沟通变频器特点：1内置V/F，向量控制。转矩控制

14、，以及位置控制功能。2频率输出范围为0600Hz，高端机型的输出更高达3600Hz。3速度控制精度：FOC+PG闭回路控制，可达+/-0.02%。4低速力矩：0.5HZ可达150%。5可做马达参数和负载惯量估测以及高速弱磁曲线估测功能。6机械煞车控制功能、瞬时停电时减速功能。7马达温度回授保护PTC功能。7台达CS7主轴专用编码器CS7主轴专用编码器特点：1最高适应转速高达8000RPM，最高相应频率为300kHZ。2机构设计可以适应重负载工作环境，耐震动，耐高温。3航空接头，防护等级为IP65,适用于高油气环境。4模块化设计，多种规格可选，可靠性高。8完毕语复合加工技术是将来CNC机床开展的重要方向。中达电通量身定度的整体自动化解决方案，对于机床制造商而言完全可以知足经济型机床向具有复合功能中高端机床的功能转变。让机床制造商可以寻找到更高的目的市场，产品更具有竞争力。对于机床最终用户而言，应用了复合加工技术的CNC机床，结合中达电通控制系统的稳定性和易用性，消费工艺也将由传统分散式消费转变为先进集约式消费方式，产品质量和零件的制造周期也将有“质和“量的飞跃,进而为其创造出更大的效益。显而易见，由于解决方案集成了单一品牌自动化平台，使得基于中达电通CNC机床的最终用户轻易获得设备生命周期总拥有利益TB0Tota1Benefit0f0wnerShip最大化的经济技术特点。0