高速精密閥門機床主軸關鍵技術及電氣控制系統(tǒng)硬件設計

　　【一】、高速閥門機床主軸關鍵技術
　　對于閥門機床而言，其主軸主要是由轉子、軸承、齒輪、主軸外殼、冷卻裝置及驅動電動機所構成的，其中軸承的主要作用就是支承和定位，而齒輪則主要是用來傳動，冷卻裝置的主要作用就是降溫。在進行機床主軸性試驗的過程中，需要對于徑向力、軸向力以及轉矩進行加載，在加載的同時對于基床主軸的各項性能參數(shù)的變化加以測量，然后再以這些記錄的性能參數(shù)的變化來對其性進行分析。在對基床主軸性進行測試時，主要是通過電液伺服加載裝置來對主軸進行動、靜態(tài)切削力進行加載，也需要安裝動態(tài)拉、壓力傳感器，通過傳感器來對動態(tài)加載力的大小以及波形變化加以測量。同時還需要采用發(fā)電測功機來進行扭矩的加載，對于電主軸的加載扭矩以及轉速加以測量，從而使加載過程中能夠實現(xiàn)實時監(jiān)控和閉環(huán)控制。
　　為了閥門鉆床有高的性，設計時不僅要考慮其功能和力學特性，還要進行性設計，根據(jù)性要求合理分配各組成件的性指標，在配套件采購和制造過程中重視質量要求，加強質量管理以求性的不斷增長。
　　【二】、閥門機床電氣控制系統(tǒng)硬件設計
　　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，界面的人性化設計支持人工修改加工參數(shù)，這此改動將被處理系統(tǒng)識別，然后根據(jù)相關行業(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，其一是可調電源模塊，之所以稱之為可調，是因為其可以按要求將轉換過的直流電控制在特定范圍，并能夠進行調節(jié)使其在該范圍內線性變化；與之對應的是一種不可調電源塊，其只可控制固定電壓的直流電，不過這種電源塊有其的應用。
　　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：閥門機床的主軸由于要求較多，主軸不但精度，而且穩(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，作為主軸經常需要進行高速運轉，故而要性，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。