伸縮量>80mm以后，其它類型的伸縮裝置整體高度高，異型鋼伸縮裝置整體高度>250mm。設(shè)計時，必須對梁端結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊處理，同時增加施工難度因此，伸縮量大，淺埋設(shè)充分顯示出本伸縮裝置的特有的技術(shù)優(yōu)勢。現(xiàn)有美國辛辛那提公司生產(chǎn)的1臺型號為5AHP高速五軸龍門銑床,為滿足企業(yè)用戶加工紙基蜂窩芯材料的要求,要求通過數(shù)控機床改造后增加超聲波主軸切削功能,用于紙基蜂窩芯材料的加工。項目設(shè)計安裝超聲波主軸加工模式的系統(tǒng)軟件,通過開機來選擇該加工模式,選擇超聲波主軸加工時,滿足超聲波主軸對紙基蜂窩芯材料加工的要求,并具備和圓兩類具的切換和控制功能[2]。

2電氣配置(1)采用國產(chǎn)華中HNC-848C/M數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)升級改造。6軸6聯(lián)動、雙軸同步、RTCP功能、15寸TFT彩色顯示屏、帶USB接口、2接口和網(wǎng)絡(luò)功能。(2)數(shù)控系統(tǒng)采用華中HPW-145U型電源供電?？商峁?/span>DC24V電源,支持AC220V輸入電源掉電報警信號,提供UPS功能。(3)主軸系統(tǒng)采用HSV-160US-050超聲波主軸驅(qū)動。(4)選配杭州電子科技大學(xué)研發(fā)的一套超聲波主軸電氣控制系統(tǒng)。

3設(shè)計方案

3.1系統(tǒng)設(shè)計

通過數(shù)控系統(tǒng)的2通訊口與超聲波發(fā)生器實現(xiàn)485協(xié)議通訊,將超聲波加工工藝指標(biāo)納入數(shù)控系統(tǒng)控制。通過數(shù)控系統(tǒng)對超聲波的啟停、故障處理、頻率、振幅、電壓、電流、功率、溫度等進(jìn)行實時控制,以達(dá)到佳加工效果。并通過系統(tǒng)的軟件二次開發(fā),在數(shù)控系統(tǒng)上增設(shè)超聲波加工界面,用于超聲波發(fā)生器狀態(tài)監(jiān)控與參數(shù)標(biāo)定[3]。

3.2電氣設(shè)計

超聲主軸模塊內(nèi)部包含壓電換能器、變幅桿、具等聲學(xué)系統(tǒng),還包含氣電滑環(huán)部件,主要實現(xiàn)電信號轉(zhuǎn)換具的振動。另外,超聲主軸內(nèi)置電主軸電機,主要實現(xiàn)角度的控制或圓片旋轉(zhuǎn)運動。項目將原先的銑削主軸頭更換為超聲切削主軸,并升級電氣及控制系統(tǒng),從而實現(xiàn)蜂窩芯結(jié)構(gòu)零件的超聲切削加工。主軸電氣連接設(shè)計如圖1所示,項目設(shè)計采用數(shù)控系統(tǒng)控制驅(qū)動模塊,驅(qū)動模塊直接控制超聲波主軸的內(nèi)置電機,并處理超聲波主軸的內(nèi)置電機編碼器的反饋信號,實現(xiàn)零件曲面成型的位置運動控制[4]。(1)超聲波主軸伺服電機編碼器反饋;(2)超聲波主軸伺服電機動力輸出;(3)超聲波主軸系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)485通訊;(4)超聲輸出到主軸;(5)超聲控制輸出;(6)超聲數(shù)據(jù)回檢;(7)超聲控制電源。如圖1所示,項目設(shè)計采用數(shù)控系統(tǒng)控制超聲波電氣柜,通過超聲波電氣柜控制超聲波發(fā)生器,然后超聲波發(fā)生器將約20KHz高頻電壓信號傳輸給超聲主軸中的換能器,從而驅(qū)動超聲主軸變幅桿和具,實現(xiàn)主軸的振動切削控制。為干擾,將超聲波發(fā)生器遠(yuǎn)離數(shù)控裝置進(jìn)行安裝,并將干擾源采取隔離、屏蔽措施,確保系統(tǒng)正常運行[5]。

4結(jié)語

數(shù)控機床的超聲波主軸設(shè)計,是一次新的探索,也是超聲波主軸在國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用的一次突破。我們將隨時跟蹤和掌握設(shè)備運行中的各種狀況和信息,不斷完善設(shè)備的加工性能,優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù),為今后同類設(shè)備的更改造打下良好的基礎(chǔ)。