龙门移动式镗铣床（精选四篇）
龙门移动式镗铣床 篇1
中冶陕压重工设备有限公司购买了济南二机床生产的XK2860动梁龙门移动式镗铣床, 采用西门子840D, 611D数字伺服系统, 其中X轴为龙门框架移动, 双电机力矩耦合消隙。W轴采用动梁式移动, 用液压平衡龙门同步功能, 动态保证横梁姿态。工作台一端配有附件库, 可进行附件铣头的自动更换。使用过程中, 出现一些故障。
1 龙门同步轴回参考点故障分析和处理方法
故障现象:在机床进行回参考点的过程中, 机床经常出现主同步轴, 从同步轴一启动回参考点设定的“+, -”按键, 立即显示回到参考点, 数值显示值>70000.00 mm。或者主同步轴正常回到参考点, 从同步轴回到参考点, 但数值显示值>70000.00 mm。如果不立即关掉倍率开关, 将会造成龙门轴的倾斜。
分析和处理方法:出现这类故障, 分析原因可能是光栅尺, 读书头受污染;光栅尺的电缆出现断线, 短路, 接地等原因。如果是光栅尺和读书头受污染, 在进行清洗安装后, 进行回参考点的过程中, 主从同步轴回到参考点, 将倍率关至0%, 应注意观察主, 从同步轴回参考点后的数值, 数值在2~3 mm, 将倍率打开, 完成同步动作。如果数值差异太大, 可能读书头有问题, 复位停止回参考点动作, 否则进行同步动作, 则可能造成龙门轴倾斜, 造成驱动模块损坏。由于在安装读数头的过程中, 读数头的位置会出现一些偏差, 在进行完回参考点后, 要对龙门轴进行找水平矫正, 将差值累加到从同步轴的MD34090[1]里, 再进行一次回参考点。
2 W轴横梁倾斜故障
机床在按下急停或者停电后几个小时后, W轴会出现倾斜, 两边可能出现20 mm的差值。有时机床的主轴箱停在Y轴的两端, 时间久了也会出现倾斜。
W轴采用了液压平衡龙门同步功能动态保证横梁姿态。当移动Y轴的到一端时控制W1液压的比例阀给定最大, 压力达到最大200 MPa, 而控制W2的液压比例阀的给定达到最小, 压力达到最小值140 MPa。反之, 机床Y轴在另外一端时, 控制W2液压的比例阀给定最大, 压力达到最大200 MPa, 而控制W1的液压比例阀的给定达到最小, 压力达到最小值140 MPa。在正常运行时, 移动Y轴, 观察控制W轴平衡的比例阀的压力表显示是否正常, 如果压力不正常, 检查W平衡缸的密封是否完好, 及比例阀执行机构是否动作灵活。确保了平衡压力正常后, 进行横梁倾斜的处理。
将W轴改作半闭环M13.4=0, 重新启动数控系统。将W1的参数MD37140=1, 取消龙门功能。 (在JOG方式下, 倍率为0, 选择W1, W2观察数控显示, 看W轴是否解开) 3.移动X, Y, Z轴, 找一基准检查W轴倾斜的程度, 用手轮的X1挡位, 慢慢调整从动轴W2, 使W轴趋于平衡。在W轴趋于平衡后将参数MD37140=0, 并且W轴改作全闭环, 重新启动数控机床。执行W轴回参考点, W1, W2回到参考点, 将倍率关至0%, 应注意观察W1, W2回参考点后的数值, 数值在2~3 mm之间, 将倍率打开, 完成同步动作, W轴倾斜故障消除。
3 X轴移动抖动方面的故障
机床在加工工件时, 执行G0X…时, 或正手动快速移动X轴时, 机床X轴出现严重的抖动现象。
X轴为龙门框架移动, 采用静压导轨, 齿条传动, 双电机力矩耦合消隙。分析X轴的传动机构, 产生快速移动抖动的原因。X轴的两个龙门轴的滑座静压不好或龙门轴其中一个间隙过大所致。首先对龙门轴的滑座静压进行检查, 找两个百分表, 将表吸到滑座的对角上, 表头压倒导轨上, 关掉液压系统, 观察表的动作, 再启动液压系统, 观察表的动作, 一般表的动作在0.04 mm。如此检查X轴的滑座的8个角的静压, 如果有没有动作的角, 则根据液压图, 调节控制的贝斯阀, 知道动作正常。其次液压正常后, 还出现抖动, 则可能是间隙引起的。将X轴改为半闭环M13.1=0, 用百分表对龙门的主, 从动轴进行间隙的检测。X轴的主, 从动轴采用双电机力矩耦合消隙, 如果存在间隙, 则根据力矩耦合的功能, 修改参数MD37264, 知道间隙在要求的范围之内, 但是在修改MD37264的后要运行一短时间, 观察X轴的其他电机的电流和温度。
4 自动更换铣头出现的故障
机床在进行自动换取附件的过程中, 经常出现“套0故障”, “FAI (鼠牙盘) 夹紧、放松不到位”, “附件分度不准”等故障报警, 造成机床不能正常运行。
修理此类故障时, 首先得先分析自动换取附件的流程, 不难发现引起上述故障的原因, 主要是因为主轴定位不准造成的。检查主轴定位准确不准确的办法:在MDA方式下执行SPOS=0将主轴定位在0°, 用百分表记忆一个数值, 并记录下Z轴的位置, 移动Z轴离开百分表, 在MDA方式下执行M03S100或者M04S100主轴旋转一段时间, 再执行SPOS=0将主轴定位在0°, 将主轴移动到记录的Z轴的位置上, 看百分表的读数来检验主轴的定位。主轴采用的是双闭环控制, 主轴定位主要有主轴外置的6FX2001-3CC50控制, 如果定位不准, 原因可能是编码器的连接, 机械的传动松动, 编码器读数不准造成的。故障排除后, 要对直角附件进行一次手动抓取, 拉紧后进行附件的初始化。
具体的操作:主轴没有任何附件, FAI在放松状况下, 正方向旋转主轴, 在PLC状态下观察检测套0的输入点I38.6=1时, 停止旋转。将机床其他各轴移动到换附件的位置, Z轴下移到抓直角附件的位置, 主轴正转增量43°, 在在PLC状态下观察检测套43°的输入点I39.6=0。将直角附件抬起, 用百分表检测直角附件的基准面, 看是否与基准面平行, 如果不平行, 正转主轴找平, (注意不能反转, 反转可能附件会脱落) , 再执行M89 (拉紧) , M88 (放松) 看动作是否顺利。动作顺利, 执行M89拉紧后, 执行SPOS=0定位。在MDA方式下, 附件号初始化:ATT=3, M96附件角度初始化:EC=90, M95。
摘要：XK2860动梁龙门移动式镗铣床, 采用西门子840D, 611D数字伺服系统。龙门同步轴回参考点故障, W轴横梁倾斜故障, X轴移动抖动方面的故障以及自动更换铣头出现的故障维修。
数控龙门镗铣床工作台爬行分析 篇2
爬行是机床低速运动时的一种复杂的自激振动现象, 它的存在对机床的低速进给有很大影响, 在机械加工过程中, 将导致工件表面切削的不连续甚至更大的缺陷。爬行现象存在时, 对于数控机床检验也会造成很大困难, 严重时精度无法检测。而产生这一现象的原因有很多也很复杂:由于零部件的表面加工质量、液压系统的稳定性等诸多因素都会使机床产生“爬行”现象, 最终影响机床的加工精度、表面粗糙度和定位精度等。
2力学模型
1.工作台驱动元件2.工作台3.机床导轨4.传动系统环节
本文将机床工作台和导轨理想化为一个简单的力学模型如图1所示。
当驱动元件1驱动工作台2运动时, 由于工作台2和机床导轨3之间有摩擦力的存在, 这就导致传动系统环节发生一个微小的弹性变形, 而此时工作台2在运动上产生了一个微小的滞后, 当驱动元件继续向前驱动时, 当弹性变形产生的力能够克服工作台2和导轨3之间的摩擦力时, Kx>F静工作台2开始向右侧运动, 由于Kx>F静>F动工作台2加速向左运动, 当系统处于短时间内平衡时, 2速度继续变大, 此时系统变形x变小, 当Kx
vk-工作台的爬行临界速度;F-动静摩擦力差值;K0-传动系统的当量刚度;m-工作台及加工零件质量;φ-由导轨和传动系统阻尼比ζ决定的系数。
从上式中不难看出, 机床产生爬行的主要原因有以下几个方面: (1) 导轨间摩擦系数较大时易产生爬行; (2) 运动件 (包括工作台和工件) 质量越大, 越容易产生; (3) 传动系统4刚度越差, 越容易产生爬行; (4) 传动系统阻尼越小越易产生爬行。
3结语
在实际生产过程中, 阻尼系数对爬行的影响还没有明确的理论, 因此要想解决机床的爬行问题主要解决机床导轨的摩擦系数、传动系统刚度和工作台质量问题。导轨尽量使用静压导轨 (保证油膜刚度和厚度) 、直线导轨等摩擦系数小于0.007的导轨, 这样能够减小动静摩擦力的差值从而减少爬行的发生。传动系统设计中, 选择高精度高刚度的滚珠丝杠、齿条以及连轴器等传动件, 增加整个传动链的刚度。工作台质量则要选择合理的工作台承载范围。只有这几个方面同时得到解决, 爬行现象才有可能减少或避免, 进而提高整个机床的精度和稳定性。
参考文献
[1]机床设计手册编写组.机床设计手册 (第3册) [M].北京:机械工业出版社, 1986.
[2]金属切削机床编写组, 金属切削机床设计 (修订版) [M].上海:上海科学技术出版社, 1985.
龙门移动式镗铣床 篇3
在数控龙门镗铣床中, 影响横梁定位精度主要有两方面因素:横梁的挠度;横梁的倾斜。解决好这两个问题, 即可提高机床整体的数控精度, 也可以更好地满足用户零件精加工的要求。所以, 在数控龙门镗铣床中, 横梁补偿是提高整机数控精度的关键措施。本机床的各项进给轴均为全闭环控制。
1 影响横梁定位精度的因素及补偿措施
数控动梁龙门镗铣床横梁由两个双驱同步电机来驱动, 分别是W1轴、W2轴, 为滚珠丝杠形式, 其基本结构如图1所示。
1.1横梁的挠度
横梁自身的重量加上主轴箱的重量会使横梁产生一定的挠度变化, 另外, 挠度也随主轴箱在横梁的位置 (Y向) 而变化, 以及在主轴箱安装不同附件时随附件的重量而变化。可以根据主轴箱在横梁的位置 (Y向) , 通过提升滑枕 (Z向) 来补偿横梁的挠度变化, 两者之间的关系为:
1.2 横梁的倾斜
主轴箱在横梁中心位置时横梁是水平的, 当主轴箱沿横梁 (Y向) 移动偏离横梁中心位置时会使横梁 (W1、W2向) 产生倾斜, 其倾斜程度会随主轴箱在横梁上的位置而变化, 越是靠近横梁的一端, 横梁倾斜越严重, 从而造成铣削平面的倾斜, 最终导致加工工件的水平面与工作台基准面的平行度超出允许范围。主轴箱安装不同附件时, 横梁倾斜程度也会随附件的重量而变化, 即W1、W2轴的误差随Y轴位置而变化, 并且与附件重量呈正比, 可用下式表达:
横梁倾斜补偿就是根据主轴箱Y轴位置对横梁W1、W2轴进行调整, 使横梁始终处于水平位置。
2 横梁定位精度补偿的方法及步骤
西门子840D数控系统独特的交叉补偿功能可以解决上述问题。840D数控系统具备丰富的坐标轴补偿功能, 可以实现机械传动的间隙补偿、横梁挠度补偿、圆弧运动过象限补偿、螺距误差补偿、温度补偿、跟随误差补偿等。每个坐标轴既可以激活线性误差补偿, 也可激活非线性轴的误差补偿。
2.1 通过激光检测仪器检测并记录误差值
使用百分表或激光干涉仪分别记录移动主轴箱 (Y轴) 时横梁W1、W2轴误差值, 移动主轴箱 (Y轴) 时滑枕Z轴误差值。
2.2 创建补偿表
(1) 设置每个补偿表补偿点数。
(2) 做NC数据备份, 然后读回这个备份。
(3) 按Service键后, 按数字选择键并选有效数控数字键, 然后选Saving-of-NC-data→OK→选择NC-Active-data→回车→选择Sag/angularity-complete→按手动数据键→按Copy键→将光标移动到其他目录上让Insert键变黑→按Insert键→用tab键切换到abo项, 选择Newbackup地址→用tab键切换到地址编码项, 输入Inter-comp并回车, 按OK键, 这时在屏幕上可以看到刚才创建的目录Inter-comp, 选择Intercomp目录并回车, 此时可以找到一个名为NC_CEC_I-NI的文件, 回车并打开。
以补偿W1轴为例, 补偿表:
将补偿值输入并存储→按Manage data键→按Load HD-NC键 (完成后, 屏幕下方显示“job i ready”) →切换到Start-up画面, 修改W1轴参数MD32710:CEC_ENABLE[AX3]=1、W2轴参数MD 32710CEC_ENABLE[AX4]=1、Z轴参数MD 32710CEC_ENABLE[AX5]=1, 修改设定数据SD41300CEC_TABLE_ENABLE[0]=1、SD41300:CEC_TABLE_EN-ABLE[1]=1、SD41300:CEC_TABLE_ENABLE[2]=1→NCK复位→回参考点。
(4) 切换Diagnostis画面, 同时按Service Display键及Service axis键, 查看W1轴并注意其中Compensation sag+temperature项, 当Y轴移动时, 如果上述步骤操作正确, 左立柱补偿即已生效, 那么补偿的数值在此处可以看到。
3 结语
龙门移动式镗铣床 篇4
GM2130型数控龙门铣镗床由:床身、工作台、滑座、立柱、滑枕、横梁、附件库、按钮站、附件库操作单元、液压站、电气控制柜、海德汉光栅尺、编码器等全闭环检测机构等组成。机床坐标:机床采用迪卡尔坐标系:X、Y、Z、W四坐标形式, X轴为工作台的纵向移动, Y轴为主轴箱横向运动, Z轴为滑枕垂向移动, W轴为横梁垂向移动。
我厂生产的GM2130型数控龙门铣镗床电控系统应用了国内外先进技术:数控系统采用德国海德汉公司新型的i TNC530数控系统, 它是面向车间应用的轮廓加工数控系统, 操作人员可在机床上采用易用的对话格式编程语言编写常规加工程序。
主传动系统采用德国海德汉公司的QAN型交流伺服主轴电机, 驱动电源采用UM系列数字变频器驱动, 经机械-电气变速, 使主轴获得一定范围内无级变速。主轴有二个档位:I挡主轴转速为:5-355r/min;II挡主轴转速为:29-2000r/min。主轴位置编码器采用德国海德汉公司的编码器ROD486, 为主轴准停和攻丝提供了保证。
滑枕Z轴驱动采用德国海德汉公司的QSY型交流伺服进给电机 (Mz) , 驱动电源采用UM系列数字变频器驱动, 电机额定扭矩26NM, 额定转速3000r/min, 电机内装有制动器。Z轴进给位置反馈采用德国海德汉公司的LB382C光栅尺实现位置全闭环控制。进给:1-4000mm/min;快速:4000mm/min。
横梁W、V轴进给驱动采用德国海德汉公司的QSY型交流伺服电机 (MW、MV) 。驱动电源采用UM系列数字变频器驱动, 电机额定扭矩28NM, 额定转速3000r/min, 电机内装有制动器。W、V轴保持电气同步移动。W、V轴进给位置反馈分别采用德国海德汉公司的两个ROD486 5000p/r线的编码器, 实现位置半闭环控制。进给:5-2000mm/min;快速:2000mm/min。
滑座Y轴进给驱动采用德国海德汉公司的QSY型交流伺服电机电机 (My) 。驱动电源UM系列数字变频器驱动, 电机额定扭矩28NM, 额定转速3000r/min。Y轴进给位置反馈采用德国海德汉公司的LB382C光栅尺实现位置全闭环控制。进给:5-10000mm/min;快速:10000mm/min。
工作台 (X轴) 进给驱动采用德国海德汉 (HEIDENHAIN) 公司的QSY型交流伺服电机 (Mx) , 用两个相同的电机, 实现双电机消隙, 驱动电源都为UM系列数字变频器驱动, 电机额定扭矩63NM, 额定转速3000r/min。X轴进给位置反馈采用德国海德汉公司的LB382C光栅尺实现位置全闭环控制。
附件库小车控制 (U轴) 采用进给驱动采用德国海德汉公司的QSY型交流伺服电机电机 (MU) 。驱动电源采用UM系列数字变频器驱动。
机床操作集中在落地移动式按钮站、手提按钮盒、附件库控制单元及电柜门上。
控制柜为落地式联体标准柜。内有数控系统、主轴系统、伺服系统及空开、变压器、接触器等控制元件。控制柜右侧有主电源开关, 连锁保护的两个钥匙旋钮可以禁止无关人员合主电源开关。
按钮站为落地移动式按钮站, 按钮站上有显示器BF150及TE530键盘、MB420机床操作面板, 用户机床操作面板;按钮站是机床的主要操作部件。机床所有运动及控制均可通过按钮站操纵。电子手轮HR410安装在按钮站侧面, HR410上有手轮及运行方向键, 有HR410有效键、坐标选择键, 可以控制各轴动作。
如果选用摆角铣头等附件, 海德汉具有先进的五轴联动软件包, 通过购买该软件包可实现摆角铣头的五轴联动功能。
通过数控系统方便的变量控制功能, 可实现自动换附件、自动分度等功能。自动换附件时使用M代码, MXX代码与铣头有特定对应关系:
各轴交换附件的位置可在下列参数中设置:
通过变量控制可简化编程, 实现自动换附件等复杂程序设计的简化。
海德汉i TNC 530数控系统是精密机床、加工中心应用最广的高档系统之一, 是一款面向用户的开放的数控系统, PLC程序可以在显示器上读取和修改, 用户可以根据需要对系统进行二次开发, 基本功能全, 选向功能少, 为用户提供了完备的机床控制解决方案。
海德汉i TNC 620数控系统是一款适用于铣镗类机床的紧凑型数控系统, 尽管是紧凑型的, 但它仍可支持5个控制轴, 操作灵活, 人机界面友好, 可用于倾斜主轴头和回转工作台的五轴加工等。
海德汉数控系统为我厂生产的GM2130型数控龙门铣镗床提供了完备的电气控制解决方案, 它是一款面向用户的, 人机界面友好的高、精、尖数控系统, 它功能齐全、完备, 通过购买特定功能软件包可实现复杂的五轴联动等功能。经过我厂用户反馈海德汉数控系统性能稳定, 功能全面。
参考文献
[1]iTNC530 User's Manual[Z].Heidenhain company, 2007.