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先进机床制造技术的内涵


日期:2009年10月29 来源:沈阳第一机床厂 关键字:机床

    通常把原材料变成市场需要的产品的过程中所采用的一系列技术,总称为制造技术。制造技术应用的产业范围为制造业,含盖了包括信息与电子技术、材料技术、空间科学技术等大制造范围。而机械制造业仅包括金属制品业、普通机械制造业、专用设备制造业、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业、仪器仪表及文化办公用品机械制造业、电子专用设备制造业等。
    科学技术迅猛发展,使传统的机床制造技术与现代的机床制造技术发生了本质的变化,机床业界和权威专家将现代的制造技术称为“先进机床制造技术”。其内涵包括制造产品的各种手段和方法。  不同学科之间新技术的互相渗透,计算机控制技术、智能技术、传感技术、信息技术与传统的机械制造技术相结合,机械设计、制造中广泛应用CAD/CAE/CAPP/CAM。和/PDM/ERP,虚拟设计和网络制造日益得到推广,智能制造、微型机械以及纳米技术等迅速发展。  先进制造技术可理解为传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面的最新成果,并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程,实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造,并取得理想技术、经济效果的前沿制造技术的总称。即传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术的有机融合。
    机床先进制造系统的内涵
    先进制造系统(.Advanced Manufacturing system,AMS)至今尚无公认的定义。业内专家在综合国内外有关研究的基础上,将先进制造系统定义为:
    先进制造系统是在制造系统的设计和组建及其制造过程的建模、运行、决策、控制和管理中不断吸收和综合应用制造技术、信息技术、管理技术和系统科学等领域的先进技术和成果,带动制造系统模式及体系结构的创新和制造过程的优化,从而快速、优质、高效、低耗、无害环境和低成本地制造出市场需求的产品和服务市场的制造系统。
    先进制造系统的特点表现如下:
    (1)机床集成特性(Integration Feature)。包括信息集成(如计算机集成制造)、过程集成(如精益生产、并行工程)、企业间集成(如敏捷制造、网络化制造)、人机集成等。
    (2)以顾客为中心组织生产。例如,精益生产模式力求在整个产品生命周期(从订货到售后服务)都得到顾客的参与,并行工程则将面向顾客的制造作为一项重要内容。
    (3)快速响应(Quick Response)。例如,精益生产和并行工程从制造过程的优化着手来
缩短产品制造周期;敏捷制造从快速组成动态联盟而实现跨企业优化利用资源来快速响应市
    常见进给驱动系统介绍
    1.机床直流进给驱动系统
    1)FANUC公司直流进给驱动系统
    从1980年开始,FANUC公司陆续推出了小惯量L系列、中惯量M系列和大惯量H系列的直流伺服电动机。中、小惯量伺服电动机采用PWM速度控制单元,大惯量伺服电动机采用晶闸管速度控制单元。驱动装置具有多种保护功能,如过速、过电流、过电压和过载等。
    2)SIEMENS公司直流进给驱动系统
    SIEMENS公司在20世纪70年代中期推出了IHU系列永磁式直流伺服电动机,规格有IHLJ504、IHLl305、IHU307、IHU310和IHU313。与伺服电动机配套的速度控制单元有6RA20和6RA26两个系列,前者采用晶体管PWM控制,后者采用晶闸管控制。驱动系统除了各种保护功能外,另具有热效应监控等功能。
    3)MITSUBISHI公司直流进给驱动系统
    MITSUBISt_II公司的HD系列永磁式直流伺服电动机,规格有HD21、HD41、HD81、HDl01、HI)201和H【)301等。配套的6R系列伺服驱动单元,采用晶体管PwM控制技术,具有过载、过电流、过电压和过速保护,带有电流监控等功能。
    2.机床交流进给驱动系统
    1)FANUC公司交流进给驱动系统
    FANUC公司在20世纪80年代巾期推出了晶体管PWM控制的交流驱动单元和永磁式三相交流同步电动机,电动机有S系列、L系列、SP系列和T系列,驱动装置有a系列交流驱动单元等。
    2)SIEMENS公司交流进给驱动系统
    1983年以来,SIEMENS公司推出了交流驱动系统。由6S(:610系列进给驱动装置和6SC611A(SIM()DRIVE61lA)系列进给驱动模块、IFTS和1FT6系列永磁式交流同步电动机组成。驱动采用晶体管PWM控制技术,带有热监控等功能。另外,SIEMENs公司还有用于数字伺服系统的SIMODRIVE 611D系列进给驱动模块。
    3)MITSUBISHI公司交流进给驱动系统
    MITSUBISt{I公司的交流驱动单元有通用型的MR—J2系列,采用PWM控制技术,交流伺服电动机有HC-MF系列、HA_FF系列、HC-SF系列和HC_RF系列。另外,MIT、SLJBISI-II公司还有用于数字伺服系统的MDS—SVJZ系列交流驱动单元。
    4)A—B公司交流进给驱动系统
    A_B公司的交流驱动系统有1391系列交流驱动单元和1326型交流伺服电动机。另外,还有1391一DES系列数字式交流驱动单元,相应的伺服电动机床有1391一【)ESl5、1391一【)ES22和1391一DES45 3种规格。
    3.步进驱动系统
    在步进电动机驱动的开环控制系统中,典型的产品有KT400数控系统及KT300步进驱动装置,SINUMERIK 8025数控系统配STEP[)RIVE步进驱动装置及IMPS五相步进电动机等。
    进给伺服系统的故障形式及诊断方法
    1.故障形式
    当进给伺服系统出现故障时,通常有3种表现方式:一是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息;二是在进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱动单元的故障;三是进给运动不正常,但无任何报警信息。进给伺服系统常见的故障有:
    1)超程
    当进给运动超过由软件设定的软机床限位或由限位开关决定的硬限位时,就会发生超程报警,一般会在CRT上显示报警内容,根据数控系统说明书,即可排除故障,解除报警。
    2)过载
    当进给运动的负载过大、频繁正、反向运动以及进给传动链润滑状态不良时,均会引起过载报警。一般会在cRT上显示伺服电机过载、过热或过流等报警信息。同时,在强电柜中的进给驱动单元上,用指示灯或数码管提示驱动单元过载、过电流等信息。
    3)窜动  
    在进给时出现窜动现象:
    (1)测速信号不稳定,如测速装置故障、测速反馈信号干扰等。
    (2)速度控制信号不稳定或受到干扰。
    (3)接线端子接触不良,如螺钉松动等。
    当窜动发生在由正向运动向反向运动的瞬间,一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。  
    4)爬行
    发生在启动加速段或低速进给时,一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是,伺服电动机和机床滚珠丝杠连接用的联轴器,由于连接松动或联轴器本身的缺陷,如裂纹等.造成滚珠丝杠转动和伺服电动机的转动不同步,从而使进给运动忽快忽慢,产生爬行现象。
    5)振动
    分析机床振动周期是否与进给速度有关。
    (1)若与进给速度有关,则振动一般与该轴的速度环增益太高或速度反馈故障有关。
    (2)若与进给速度无关,则振动一般与位置环增益太高或位置反馈故障有关。
    (3)若振动在加减速过程中产生,则往往是系统加减速时间设定过小造成的。
    6)伺服电动机不转
    数控装置至进给驱动单元除了速度控制信号外,还有使能控制信号,一般为Dc+24v继电器线圈电压。
    (1)检查数控装置是否有速度控制信号输出。
    (2)检查使能信号是否接通。通过cRT观察l/o状态,分析机床PI。c梯形图(或流程图).以确定进给轴的启动条件,如润滑、冷却等条件是否满足。
    (3)对带电磁制动的伺服电动机,应检查电磁制动是否释放。
    (4)进给驱动单元故障。
    (6)伺服电动机故障。
    7)位置误差
    当伺服轴运动超过位置允差范围机床时,数控系统就会产生位置误差过大的报警,包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因有:
    (1)系统设定的允差范围过小。
    (2)伺服系统增益设置不当。
    (3)位置检测装置有污染。
    (4)进给传动链累积误差过大。
    (5)主轴箱垂直运动时平衡装置(如平衡油缸等)不稳。
    8)漂移
    当指令值为零时,坐标轴仍移动,从而造成位置误差。可通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除漂移。
   

 


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