一、閥門專用機床大型動梁技術(shù)要點

1、大型動梁部件的加工聯(lián)動技術(shù)

在國內(nèi)動梁產(chǎn)品中，多采用液壓平衡動梁，但是由于受到液壓波動的影響，動梁無法參與加工聯(lián)動，導(dǎo)致理論上Z軸加W軸的加工行程，實際只有Z軸行程可以在加工聯(lián)動中實現(xiàn)，大行程的加工只能通過多次的動梁移動、多次的接刀加工才能完成，影響加工效率和精度。針對此問題，一般采用大型動梁重錘平衡技術(shù)，動梁參與加工聯(lián)動可在Z軸方向上增加加工行程超過一倍，擴大加工范圍，保障產(chǎn)品復(fù)合加工的效率和精度。

2、大型動門動梁的同步控制技術(shù)

一般大型機床的龍門柱兩邊采用完全相同的傳動和驅(qū)動系統(tǒng)，但是移動部件一般由動門、動梁和切削頭這類部件所構(gòu)成，并不能形成完全對稱的結(jié)構(gòu)，因此運行過程中受力和受熱均不對稱，導(dǎo)致出現(xiàn)各種不穩(wěn)定的擾動，往往也難以完全保證動門動梁框架移動的同步協(xié)調(diào)，進而導(dǎo)致發(fā)生機械耦合，這可能損壞動門動梁框架或驅(qū)動部件。尤其是對于大跨度動門動梁結(jié)構(gòu)，龍門框架運動的不協(xié)調(diào)所產(chǎn)生的不良后果尤為嚴(yán)重。

針對大型多龍門復(fù)合機床，動門動梁的同步驅(qū)動應(yīng)滿足同步位置精度和進給，需要實現(xiàn)動門動梁兩端進給裝置在速度、加速度、位置的三重動態(tài)同步，以提高雙驅(qū)同步的靜態(tài)、動態(tài)性能。由于在多個回路間存在著強烈的耦合和諸多不確定性，因此研究新的高精度同步進給控制技術(shù)。為此，一方面通過研究驅(qū)動控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性，優(yōu)化控制參數(shù)，測試與分析同步控制性能，確定較佳的同步精密進給控制策略及其實現(xiàn)技術(shù)，實現(xiàn)速度、位置、加速度的三重動態(tài)同步；另一方面，通過導(dǎo)軌間隙和導(dǎo)軌螺距誤差的動態(tài)補償，長導(dǎo)軌制造和裝配誤差，熱變形所引起的導(dǎo)軌間隙和導(dǎo)軌螺距動態(tài)不對稱誤差，進一步提高同步控制精度。

閥門鉆床選型的決策依據(jù)為：工件裝夾便捷化、加工精度高、生產(chǎn)效率較大化和設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定等，閥門鉆床選型的主要指標(biāo)通常包括刀具尺寸、功率、加工精度、定位精度和主軸轉(zhuǎn)速等。

二、閥門專用機床電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

以硬件與軟件的角度，對機床控制系統(tǒng)進行剖析。

上位機：在這個系統(tǒng)中工控機就是上位機，工作人員在人機交互界面進行操作，操作內(nèi)容就是將數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)的加工流程之中，并使其進行讀取，界面的人性化設(shè)計支持人工修改加工參數(shù)，這此改動將快速被處理系統(tǒng)識別，然后根據(jù)相關(guān)行業(yè)協(xié)議，把這部分參數(shù)數(shù)據(jù)輸入運動控制器，繼而實現(xiàn)原定的操作動作。

SIMOTION運動控制器：如果說控制系統(tǒng)是閥門專用機床的大腦，有鑒于此，SIMOTION具有良好的穩(wěn)定性，整個系統(tǒng)也就能夠平穩(wěn)的運行對于研究對象所配置的SIMOTION來源于德國西門子公司，它的組成部分為PLC5300和運動控制器。在控制方面它具有PLC一貫具有的穩(wěn)定性，不僅如此，其還兼具運動控制方面的靈活性。

電源模塊：電源模塊運用變換頻率的形式，實現(xiàn)常用交流電向直流電的轉(zhuǎn)換，之后使用一種稱之為逆變器的元件，再將直流電變成工程所需的特定頻率的交流電。借助電源模塊SIMOTION控制系統(tǒng)將工業(yè)供電變成直流，再輸送至各個電機模塊。電源模塊進行細分還有兩類，其一是可調(diào)電源模塊，之所以稱之為可調(diào)，是因為其可以按要求將轉(zhuǎn)換過的直流電控制在特定范圍，并能夠進行調(diào)節(jié)使其在該范圍內(nèi)線性變化；與之對應(yīng)的是一種不可調(diào)電源塊，其只可控制固定電壓的直流電，不過這種電源塊有其的應(yīng)用領(lǐng)域。

電機模塊：這部分實現(xiàn)的作用就是將六百伏的直流電，通過轉(zhuǎn)換變成特定頻率的三相交流電，然后將能源供給電機使用。

光柵尺：電機自身裝配有編澤工具，然而這種編碼器有一定的精度限制，基本上控制在十微米，不過這還是不能滿足我們五微米的要求。基于此種考慮，需要使用光柵尺定位工作臺，之后把測得的位置傳遞給控制器。

主軸：閥門專用機床的主軸由于要求較多，而且十分穩(wěn)定，同時能夠工作很長時間具有較高的壽命。它的冷卻系統(tǒng)性能優(yōu)良，循環(huán)的工質(zhì)為干凈的水，在裝夾上使用啟動夾緊道具，這種方法穩(wěn)定，效果優(yōu)良。

變頻器：眾所周知，作為主軸經(jīng)常需要進行高速運轉(zhuǎn)，故而要保證精密性，這就必然要使用到一種高速變頻器。就功能上來看，常用的V系列變頻器是可以實現(xiàn)的。然而，由于不能匹配串行接口，將導(dǎo)致信息流通不順暢，為廠解決這個問題，研究人員嘗試使用模擬量進行控制，成效斐然。