1.機(jī)床描述
1.1 QK63-350CNC三旋輪數(shù)控旋壓機(jī)是我所研制的計(jì)算機(jī)伺服控制旋壓機(jī)。采用閉式整體框架結(jié)構(gòu)，具有錯(cuò)距功能。以加工筒形件為主，也可以兼顧小錐角錐形件、小錐角曲母線形零件及復(fù)合型零件的旋壓加工；可以加工等壁厚、階梯形零件。
1.2該旋壓機(jī)屬中型強(qiáng)力旋壓機(jī)。縱向旋壓力為350KN，橫向旋壓力240KN；最大加工直徑φ530mm，最大長度正旋1500mm，反旋2100mm；工件壁厚差可達(dá)0.03mm。
1.3 該旋壓機(jī)橫向采用電液伺服閉環(huán)控制。其進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用進(jìn)口電液伺服閥及放大器、伺服油缸、光柵尺檢測構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中三個(gè)旋輪呈120º 分布，對中性能好。橫向伺服油缸采用低摩擦的洪格爾密封元件，伺服性能好。根據(jù)油缸中心線與旋輪受力點(diǎn)距離進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使橫向滑體承受的顛覆力矩極小，基本上只受均布載荷作用，提高了橫向系統(tǒng)的剛度。
1.4 縱向進(jìn)給系統(tǒng)由西門子伺服電機(jī)、編碼器、美國BAYSIDE內(nèi)藏式行星減速器、滾珠絲杠、旋輪座體構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用φ160mm重型滾珠絲杠、大扭矩減速器，絲杠支承座內(nèi)三個(gè)軸承全部采用德國FAG產(chǎn)品,系統(tǒng)剛性很高。通過對滾珠絲杠螺距誤差的補(bǔ)償及反向間隙補(bǔ)償，提高了縱向進(jìn)給系統(tǒng)的精度。機(jī)床控制框圖如下：
1.5 控制系統(tǒng)采用德國西門子840C數(shù)控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)4軸閉環(huán)控制。系統(tǒng)采用內(nèi)裝PLC，通過分布式輸入/輸出設(shè)備,實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的采集和控制。系統(tǒng)的操作采用友好的人機(jī)界面，應(yīng)用超薄的TFT彩色監(jiān)視器，所有的機(jī)床參數(shù)、實(shí)時(shí)信息、報(bào)警文本等都可以顯示。字母、數(shù)字、功能鍵可用于編程及設(shè)置。加工程序、子程序、零點(diǎn)偏置等通過操作面板上的按鍵輸入，操作支持則通過軟件及菜單實(shí)現(xiàn)。
位置檢測采用光柵尺和編碼器，分辨率達(dá)0.001mm?？刂葡到y(tǒng)持續(xù)不斷的對NC、接口控制器和機(jī)床的故障進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)首先中斷加工過程，停止驅(qū)動(dòng)，故障原因通過報(bào)警信息顯示出來，排除故障后方可運(yùn)行。系統(tǒng)可存儲(chǔ)螺距誤差的補(bǔ)償量，補(bǔ)償因機(jī)械系統(tǒng)位置產(chǎn)生的誤差，機(jī)械反向間隙的補(bǔ)償量可達(dá)0.233mm。
在采用全閉環(huán)和半閉環(huán)位置控制和速度環(huán)控制的前提下，采取提高檢測的分辨率以及調(diào)節(jié)放大器PID參數(shù),在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下，提高系統(tǒng)的控制精度。
2.機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)
序 號 項(xiàng) 目參 數(shù)
1 中心離導(dǎo)軌面距離 600mm
2兩中心間距離 最大3000mm 最小750mm
3 旋壓工件最大長度 正旋1500mm 反旋2100mm
4 旋壓工件直徑 最大φ530mm 最小φ50mm
5 旋壓工件最小壁厚 0.5mm
6 毛坯厚度適用范圍 鋁合金≤30mm 低碳鋼≤18mm 高合金鋼≤10mm
7 橫向推力 240KN×3
8 橫向行程 250mm
9 縱向推力 350KN
10 縱向行程 1530mm
11 尾頂推力 80KN
12 尾頂行程 尾頂750mm 尾頂座1700mm
13 脫模推力 85KN
14 脫模行程 1510mm
15 主電機(jī)功率 90KW
16 主軸速度范圍 6～600r/min
17 液壓電機(jī)功率 22KW×2
18 三輪錯(cuò)距量 0～30mm
19 冷卻泵流量 300L/min
3.總體設(shè)計(jì)思路
QK63-350CNC三旋輪數(shù)控旋壓機(jī)的總體設(shè)計(jì)思路是基于我們對用戶所提出的要求,及所加工零件的形狀、尺寸、材料、工藝要求的理解;吸取了LEIFILD公司St56-90和BOKO公司3D65旋壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn);遵循并繼承了我所二十年來旋壓機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)特別是經(jīng)驗(yàn)證的成果而完成的。
4.機(jī)床主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
4.1核心部件旋輪座拖板參考了BOKO公司3D65旋壓機(jī)的裝配形式。為了提高旋輪座拖板的剛度，增加穩(wěn)定性，減小導(dǎo)軌比壓，該拖板導(dǎo)軌總接觸長度達(dá)到2800mm，為同類產(chǎn)品的1.5倍左右(St56-90為1900mm、上海HO18為1700mm)。為方便
鑄造和加工，該拖板采用三體裝配形式。裝配螺釘及接觸面的強(qiáng)度、剛度都進(jìn)行了充分計(jì)算，有較大的安全系數(shù)。為防止爬行，拖板導(dǎo)軌面采取了貼塑措施，并配以良好的潤滑。
4.2 尾頂系統(tǒng)與其它同類產(chǎn)品有不同之處。即尾頂在旋輪座拖板上移動(dòng)。這是綜合考慮了縱向傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸、為減小拖板的顛覆力矩而將縱向傳動(dòng)絲杠中心線上移及其它部件結(jié)構(gòu)尺寸等因素而確定的。將尾頂移動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)置在旋輪座拖板上，可使縱向進(jìn)給系統(tǒng)和尾頂有各自的傳動(dòng)系統(tǒng)。尾頂設(shè)置雙油缸結(jié)構(gòu)即尾頂油缸和尾頂座油缸，尾頂?shù)囊苿?dòng)依靠固定在床身尾部的尾頂座油缸驅(qū)動(dòng)。加工時(shí)根據(jù)不同的工件長度調(diào)整尾頂?shù)奈恢茫ú辉谧詣?dòng)循環(huán)程序之內(nèi)），然后尾頂油缸頂緊工件。這種結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了工件長度加工范圍，結(jié)構(gòu)緊湊，尾頂不承受顛覆力矩作用，增大了系統(tǒng)剛性。
4.3橫向進(jìn)給系統(tǒng)的每個(gè)旋輪各有一套伺服油缸驅(qū)動(dòng),油缸活塞桿推動(dòng)橫向滑體運(yùn)動(dòng),缸體固定。此點(diǎn)不同于LEIFILD公司的同類產(chǎn)品。其優(yōu)點(diǎn)是油缸與
