耿 欣 顧紅光

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

轉(zhuǎn)塔、刀庫(kù)等是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，選擇好轉(zhuǎn)塔或刀庫(kù)能夠大大提高機(jī)床加工節(jié)拍以及能夠達(dá)到更高的精度。轉(zhuǎn)塔與刀庫(kù)相比，轉(zhuǎn)塔控制靈活，動(dòng)作快，故障率較低，但是能選用的刀具種類沒(méi)有刀庫(kù)多。在機(jī)床設(shè)計(jì)的時(shí)候，轉(zhuǎn)塔或刀庫(kù)應(yīng)該是首要考慮及選取的部件，它直接決定了機(jī)床加工性能。同時(shí)轉(zhuǎn)塔的程序控制也是數(shù)控機(jī)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(zhǔn)確地進(jìn)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(dòng)機(jī)、編碼器控制以及伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。液壓負(fù)責(zé)主軸位與轉(zhuǎn)塔位切換的抬起落下控制，伺服電動(dòng)機(jī)負(fù)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(shí)，主軸伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)塔前面的動(dòng)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(shí)，可以通過(guò)液壓動(dòng)作進(jìn)行抬起，然后主軸切換到伺服軸狀態(tài)進(jìn)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(jìn)行工件的高速鉆銑冷卻。此轉(zhuǎn)塔共有8 個(gè)動(dòng)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?yàn)閼?yīng)用德國(guó)力士樂(lè)系統(tǒng)的軟件編制的:

3 轉(zhuǎn)塔控制流程

本轉(zhuǎn)塔的動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)塔工位選擇旋轉(zhuǎn)都是通過(guò)同一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)完成的。轉(zhuǎn)塔共有2 個(gè)狀態(tài)，即轉(zhuǎn)塔位及主軸位，抬起時(shí)為轉(zhuǎn)塔位，落下時(shí)為主軸位。當(dāng)轉(zhuǎn)塔處在主軸位置時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)塔內(nèi)部的齒輪結(jié)構(gòu)傳遞到轉(zhuǎn)塔的動(dòng)力頭，動(dòng)力頭帶動(dòng)刀具高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工，此應(yīng)用伺服電動(dòng)機(jī)的主軸特性完成。當(dāng)需要換刀具的時(shí)候，轉(zhuǎn)塔需要抬到轉(zhuǎn)塔位進(jìn)行轉(zhuǎn)位，此應(yīng)用伺服電動(dòng)機(jī)的伺服軸分度功能完成。工作時(shí)首先把伺服電動(dòng)機(jī)工作方式切換到主軸方式進(jìn)行定向，即將主軸旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)塔零點(diǎn)處，通過(guò)信號(hào)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位(即轉(zhuǎn)塔信號(hào)開(kāi)關(guān)藍(lán)燈亮)。然后轉(zhuǎn)塔抬起(由液壓動(dòng)作完成)，當(dāng)轉(zhuǎn)塔抬起到位后，通過(guò)信號(hào)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位(即轉(zhuǎn)塔信號(hào)開(kāi)關(guān)紅燈亮)。將主軸方式切換到伺服軸方式下準(zhǔn)備分度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)進(jìn)行所需目標(biāo)刀號(hào)與實(shí)際刀號(hào)進(jìn)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(jì)算出的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(由伺服主電動(dòng)機(jī)完成)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到位之后(由編碼器檢測(cè)到位信號(hào))，轉(zhuǎn)塔落下(由液壓動(dòng)作完成)，通過(guò)信號(hào)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位(即轉(zhuǎn)塔信號(hào)開(kāi)關(guān)紅燈滅、黃燈亮)。圖2 為轉(zhuǎn)塔開(kāi)關(guān)信號(hào)燈狀態(tài)圖，圖3 為轉(zhuǎn)塔開(kāi)關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

4 結(jié)語(yǔ)

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