耿 欣 顧紅光

(①沈陽工學(xué)院，遼寧 撫順 113122;②沈陽機床成套設(shè)備有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110142)

轉(zhuǎn)塔、刀庫等是數(shù)控機床的重要組成部分，選擇好轉(zhuǎn)塔或刀庫能夠大大提高機床加工節(jié)拍以及能夠達到更高的精度。轉(zhuǎn)塔與刀庫相比，轉(zhuǎn)塔控制靈活，動作快，故障率較低，但是能選用的刀具種類沒有刀庫多。在機床設(shè)計的時候，轉(zhuǎn)塔或刀庫應(yīng)該是首要考慮及選取的部件，它直接決定了機床加工性能。同時轉(zhuǎn)塔的程序控制也是數(shù)控機床各部件中最復(fù)雜的部分，編制好的控制程序可以使轉(zhuǎn)塔更快速更準確地進行加工。

1 轉(zhuǎn)塔的結(jié)構(gòu)及控制方式

轉(zhuǎn)塔的控制方式主要有液壓、霍爾元件，電動機、編碼器控制以及伺服電動機驅(qū)動控制等。本文介紹一種新式伺服轉(zhuǎn)塔，其控制方式為液壓和伺服電動機驅(qū)動。液壓負責(zé)主軸位與轉(zhuǎn)塔位切換的抬起落下控制，伺服電動機負責(zé)控制轉(zhuǎn)塔的旋轉(zhuǎn)換位及刀具旋轉(zhuǎn)加工。當(dāng)工作時，主軸伺服電動機帶動轉(zhuǎn)塔前面的動力頭高速旋轉(zhuǎn)，完成鉆、銑、鏜等工序加工，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換工位時，可以通過液壓動作進行抬起，然后主軸切換到伺服軸狀態(tài)進行分度控制轉(zhuǎn)換工位。本轉(zhuǎn)塔配有外冷及內(nèi)冷管路，可以進行工件的高速鉆銑冷卻。此轉(zhuǎn)塔共有8 個動力頭，可以一次裝夾最多8 種刀具。圖1 為轉(zhuǎn)塔外形及內(nèi)部管路圖。

2 轉(zhuǎn)塔PLC 控制程序編制

此程序為應(yīng)用德國力士樂系統(tǒng)的軟件編制的:

3 轉(zhuǎn)塔控制流程

本轉(zhuǎn)塔的動力頭旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)塔工位選擇旋轉(zhuǎn)都是通過同一臺伺服電動機來完成的。轉(zhuǎn)塔共有2 個狀態(tài)，即轉(zhuǎn)塔位及主軸位，抬起時為轉(zhuǎn)塔位，落下時為主軸位。當(dāng)轉(zhuǎn)塔處在主軸位置時，伺服電動機旋轉(zhuǎn)時通過轉(zhuǎn)塔內(nèi)部的齒輪結(jié)構(gòu)傳遞到轉(zhuǎn)塔的動力頭，動力頭帶動刀具高速旋轉(zhuǎn)進行加工，此應(yīng)用伺服電動機的主軸特性完成。當(dāng)需要換刀具的時候，轉(zhuǎn)塔需要抬到轉(zhuǎn)塔位進行轉(zhuǎn)位，此應(yīng)用伺服電動機的伺服軸分度功能完成。工作時首先把伺服電動機工作方式切換到主軸方式進行定向，即將主軸旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)塔零點處，通過信號開關(guān)檢測到位(即轉(zhuǎn)塔信號開關(guān)藍燈亮)。然后轉(zhuǎn)塔抬起(由液壓動作完成)，當(dāng)轉(zhuǎn)塔抬起到位后，通過信號開關(guān)檢測到位(即轉(zhuǎn)塔信號開關(guān)紅燈亮)。將主軸方式切換到伺服軸方式下準備分度旋轉(zhuǎn)，同時進行所需目標刀號與實際刀號進行比較判斷是否需要短路徑旋轉(zhuǎn)，算出所需旋轉(zhuǎn)的角度，之后伺服軸按照計算出的角度進行旋轉(zhuǎn)(由伺服主電動機完成)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到位之后(由編碼器檢測到位信號)，轉(zhuǎn)塔落下(由液壓動作完成)，通過信號開關(guān)檢測到位(即轉(zhuǎn)塔信號開關(guān)紅燈滅、黃燈亮)。圖2 為轉(zhuǎn)塔開關(guān)信號燈狀態(tài)圖，圖3 為轉(zhuǎn)塔開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

4 結(jié)語

此轉(zhuǎn)塔共有8 個工位，可滿足一次裝夾完成鉆、銑、鏜孔、攻絲等多道工序。同時還具有轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)位速度快、定位精度高、故障點少、便于維修等優(yōu)點，可以取代某些加工中心的刀庫，大大提高加工效率，也減少了機床的故障率。