貝加萊PLC和伺服驅(qū)動在曲軸連桿鏜床中的應(yīng)用
摘要：鏜床是重要的機(jī)械加工機(jī)床之一，在該鏜床控制系統(tǒng)中，采用貝加萊的PLC和伺服驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn)對曲軸連桿鏜床的精確控制，利用最小二乘法實(shí)現(xiàn)鏜桿的升降刀功能。貝加萊開放的CNC代碼可以靈活地實(shí)現(xiàn)連桿型面直線或拋物線型面切削，具有良好的控制性能和操作性能。
關(guān)鍵詞：鏜床；貝加萊PLC；CNC；伺服驅(qū)動器；最小二乘法
1 引言
近年來，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、平均有效壓力和活塞平均速度都較以前有了大幅度的提高，因此發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都增加了。曲柄連桿機(jī)構(gòu)（如圖1所示）是發(fā)動機(jī)的主要運(yùn)動機(jī)構(gòu)，主要由連桿小頭、桿身和連桿大頭組成，小頭用來安裝活塞銷，桿身通常做成“工”或“H”型，以求在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下減少質(zhì)量。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，為了便于安裝，一般做成分開式，與桿身切開的一半稱為連桿蓋，二者靠連桿螺栓連為一體。曲柄連桿的功用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動，連桿承受著巨大的壓力，這些壓力來自于由活塞產(chǎn)生的循環(huán)載荷，只有不斷提高加工精度，才能滿足現(xiàn)實(shí)高要求的標(biāo)準(zhǔn)[1]。
2 鏜床機(jī)械設(shè)備和工藝概述
鏜床是用鏜刀在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動，鏜刀或工件的移動為進(jìn)給運(yùn)動。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其它加工面的加工。鏜削是一種用刀具擴(kuò)大孔或其它圓形輪廓的內(nèi)徑車削工藝，其應(yīng)用范圍一般從半粗加工到精加工，所用刀具通常為單刃鏜刀(稱為鏜桿)，鏜孔是鏜削的一種。
該曲軸連桿鏜床主要組成部分如圖2所示，連桿鏜床的機(jī)械加工過程主要是通過安裝在主軸上的鏜桿的相對徑向擺動實(shí)現(xiàn)銷孔型面的加工，可相互配合對所加工工件的兩頭同時進(jìn)行對頭鏜孔，也可對工件單獨(dú)鏜孔。鏜頭主軸由外軸和偏心內(nèi)軸兩部分組成，安裝刀具的鏜桿安裝在偏心主軸上，當(dāng)主軸電機(jī)帶動主軸旋轉(zhuǎn)時，鏜桿跟隨主軸同步選裝，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)半徑，刀具實(shí)現(xiàn)直孔加工。而當(dāng)偏心內(nèi)軸相對外軸有一個相對旋轉(zhuǎn)時，則刀具的選裝半徑有一個相對主軸中心上升和下降的徑向擺動，此徑向擺動通過車床數(shù)控系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)各種形狀的銷孔異型的加工。工件安裝在工作臺上隨工作臺沿床身導(dǎo)軌作縱向直線移動，是通過滑臺上的螺旋絲杠做往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。
關(guān)鍵詞：鏜床；貝加萊PLC；CNC；伺服驅(qū)動器；最小二乘法
1 引言
近年來，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、平均有效壓力和活塞平均速度都較以前有了大幅度的提高，因此發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都增加了。曲柄連桿機(jī)構(gòu)（如圖1所示）是發(fā)動機(jī)的主要運(yùn)動機(jī)構(gòu)，主要由連桿小頭、桿身和連桿大頭組成，小頭用來安裝活塞銷，桿身通常做成“工”或“H”型，以求在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下減少質(zhì)量。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，為了便于安裝，一般做成分開式，與桿身切開的一半稱為連桿蓋，二者靠連桿螺栓連為一體。曲柄連桿的功用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動，連桿承受著巨大的壓力，這些壓力來自于由活塞產(chǎn)生的循環(huán)載荷，只有不斷提高加工精度，才能滿足現(xiàn)實(shí)高要求的標(biāo)準(zhǔn)[1]。
傳統(tǒng)鏜床在加工異型銷孔時不能實(shí)現(xiàn)程序的精確調(diào)整，并且加工過程中有一個升刀和降刀的程序調(diào)整，數(shù)控程序調(diào)整無規(guī)律可循，經(jīng)常通過多次調(diào)整和檢測，精度也很難達(dá)到工藝要求。本文對CNC和型面曲線進(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，并且在鏜床上實(shí)際操作成功調(diào)試完成并得以應(yīng)用。
2 鏜床機(jī)械設(shè)備和工藝概述
鏜床是用鏜刀在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動，鏜刀或工件的移動為進(jìn)給運(yùn)動。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其它加工面的加工。鏜削是一種用刀具擴(kuò)大孔或其它圓形輪廓的內(nèi)徑車削工藝，其應(yīng)用范圍一般從半粗加工到精加工，所用刀具通常為單刃鏜刀(稱為鏜桿)，鏜孔是鏜削的一種。
該曲軸連桿鏜床主要組成部分如圖2所示，連桿鏜床的機(jī)械加工過程主要是通過安裝在主軸上的鏜桿的相對徑向擺動實(shí)現(xiàn)銷孔型面的加工，可相互配合對所加工工件的兩頭同時進(jìn)行對頭鏜孔，也可對工件單獨(dú)鏜孔。鏜頭主軸由外軸和偏心內(nèi)軸兩部分組成，安裝刀具的鏜桿安裝在偏心主軸上，當(dāng)主軸電機(jī)帶動主軸旋轉(zhuǎn)時，鏜桿跟隨主軸同步選裝，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)半徑，刀具實(shí)現(xiàn)直孔加工。而當(dāng)偏心內(nèi)軸相對外軸有一個相對旋轉(zhuǎn)時，則刀具的選裝半徑有一個相對主軸中心上升和下降的徑向擺動，此徑向擺動通過車床數(shù)控系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)各種形狀的銷孔異型的加工。工件安裝在工作臺上隨工作臺沿床身導(dǎo)軌作縱向直線移動，是通過滑臺上的螺旋絲杠做往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。
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