ETC3635dp數控車床增設C軸功能

摘 要：本文介紹了ETC3635dp數控車床增設C軸功能后的主要技術參數，結構原理，裝配工藝和用途。

關鍵詞：ETC3635dp數控車床；車削中心；C軸功能；動力頭

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 10-0000-02

車削中心是一種可安裝動力刀具（Live Tool），具有主軸位置（C軸）控制功能，控制c軸即繞主軸（z軸）的回轉軸，與其它進給軸聯動進行插補，實現主軸的精確定位，完成特殊軌跡的加工；在一次裝夾中，實現多工序、復合化加工，可進行軸類零件側面、端面孔加工和銑削加工的數控機床。

2013年根據某重點客戶委托要求：在ETC3635dp數控車床基礎上增設C軸（主軸位置）功能。我廠在原ETC3635dp數控車床基礎上成功研制了一種技術水平較原機型更為高檔的、附帶C軸（主軸位置）功能的新型數控車削中心。該產品可以實現任意角度分度定位加工功能。

一、主要技術參數及組成原件

（一）機床主要技術參數

（1）最大車削直徑：360mm；

（2）最大車削長度：350mm；

（3）加工精度：IT6級；

（4）定位精度：X軸0.012mm；Z軸0.016mm；

（5）重復定位精度：X軸0.006mm；Z軸0.008mm；

（6）加工表面粗糙度：Ra1.6μm；

（7）快移速度：20m/min；

（8）主軸（C軸）最小分度數：0.01°。

（二）主要組成原件

該產品主要由原ETC3635dp數控車床、C軸（主軸）角度控制系統和動力刀具系統三大部分組成。

（1）原ETC3635dp數控車床

ETC3636dp數控車床是一款具有經濟性、環保性、高效性，能夠滿足未來社會發展需求的全新的數控車床產品。機床性能在世界同類產品中具有領先水平。機床整體外觀持續升級，利用色彩與造型的結合突顯出加工區，使機床簡潔、靈動、精致、智能。

（2）C軸（主軸）角度控制系統

C軸（主軸）角度控制系統主要由驅動裝置、制動裝置、角度檢測裝置和控制系統組成。

1）驅動裝置：通過詳細的動率扭矩計算，我們選用OPT多楔帶16PL1943Lb連接FANUC主伺服電機βiIP22/6000與我廠自制單主軸床頭總成，在保證機床運行安全可靠的同時，減小了傳統驅動結構的傳動鏈誤差。

2）制動裝置：根據客戶的特殊要求，我們選擇了較為便捷的日本三陽（SUNTES）PC-450A-01氣動剎車器。自制剎車盤把合到主軸帶輪后通過銷孔定位保證角度旋轉精度，剎車器與自制剎車盤間隙通過配磨墊配磨調整，保證安裝精度的同時簡化裝配工藝。

3）角度檢測裝置：角度檢測裝置主要由放置在主軸軸心同軸旋轉的圓光珊編碼器、EXE脈沖整形倍頻器、CNC數控裝置三部分組成?？紤]到客戶加工零件的精度要求，我們最終選用FANUC αiBZ512圓光珊編碼器。

角度檢測裝置基本工作原理如下：當主軸旋轉時，放置在主軸軸心同軸旋轉的圓光珊編碼器隨著主軸旋轉，產生三組信號：A為正弦信號；B為余弦信號（A，B相角相差90度）；Z為三角波信號。這三組信號分別送到EXE進行放大、細分、整形和倍頻，得到三組方波信號，這三組信號再送入數控系統，又經過軟件倍乘后作為位置反饋值，并由C RT顯示出工作臺所處的位置角度。Z信號是數控系統用于計算參考點的脈沖信號，每圈只有一個Z脈沖，它的位置是不變的，它只有與減速開關擋塊的位置配合好，才能正確地找到參考點。位置閉環控制系統需要位置反饋檢測元件，它是基于反饋控制原理工作的，即把反饋脈沖與輸入的指令值進行比較，以形成誤差值，并用此誤差值來控制伺服機構向著消除誤差的方向運轉，使得輸出等于輸入。角度檢測裝置的職能是精確地控制機床運動部件的坐標位置，快速而準確地跟蹤指令運動。

4）控制系統：控制系統在原ETC3635dp數控車床采用的FANUC 0i-mateTD數控系統基礎上增加FANUC aiBZ圓光珊編碼器控制功能。

（三）動力刀具系統

我們根據客戶要求在動力頭1-DTDLT-ER25基礎上，為其設計了專用的動力頭機械調裝機構以保證動力頭的加工精度。

二、工作原理

當要主軸轉動一定的角度時，則把此角度值預置于“置數單元”中某一個置數組件。由強電系統（可以是手動或自動）執行分度指令，此時循環置數器先得到清零信號，使它的寄存器清零，隨即送入選通信號，使對應的某一個組件的置數角度數送入寄存器，顯示器即顯示對應預置數值。且信號反饋到強電系統確認置數完畢。此時驅動部份在強電系統作用下使主軸轉動。隨主軸轉動感應同步器把轉角位置信號通過數顯表轉換送入循環置數器，這一系列角位移脈沖在循環置數器中就進行減法運算，使原預置值隨主軸轉動的角度數而減小。若度數的三個位數全是零時，則對應“零度”繼電器吸合。此后則在分位上滿足等于或小于五分這個條件，所以“五分”繼電器吸合。它的觸點訊號使驅動系統減速。使主軸轉速比前程低得多。接著則分位達到零可以對應“零分”繼電器吸，使系統進入低壓制動階段，轉速就更慢。在實現十秒位等于零時，則“十秒”繼電器吸合，它的觸頭使驅動系統停止，同時進行高壓制動定位。這就完成了一次分度定位工作。

三、裝配工藝

裝配環境要保證溫度在17-25°C，濕度保證小于等于65%。

（一）磁光柵編碼器（磁環）裝配工藝

（1）將磁光柵取出，去除防銹油；

（2）檢查清洗后的皮帶輪，不許有飛邊毛刺，保證清潔；

（3）將磁光柵齒環套在皮帶輪上（注意齒的方向遠離皮帶輪）保證與皮帶輪定位可靠；

（4）安裝不帶輪到主軸上。

1）將皮帶輪鍵，各邊倒鈍、修圓，與主軸及帶輪配合合理不能太松；

2）將皮帶輪安裝到主軸后保證里端定位可靠后安裝軸向螺釘大要求。

（二）主軸箱運車、精度檢驗與切槽實驗

（1）安裝定位可靠。注意磁環方向：齒環原點（缺面）對著皮帶槽方向；

（2）皮帶輪后端止口徑向跳動0.02mm，端面跳動0.01mm。

（三）編碼器讀數裝置裝配工藝

（1）將讀數器安裝到E36-02446L上后連同調整墊一同安裝到主軸箱上；

（2）配磨調整墊，用量塊測量磁環與讀數器定位面距離保證4±0.1mm；

（3）讀數器與磁環距離，使用供應商提供的0.15mm墊片和0.02mm塞尺，保證讀數器與磁環距離0.15±0.02mm后安裝與床頭鎖緊螺釘，鎖緊即可。

（四）剎車盤裝配工藝

（1）檢查剎車盤零件是否完好，不允許磕碰，清理毛刺，保證零件清潔；

（2）將剎車盤安裝到皮帶輪上，檢測端面跳動（外端）<0.05mm后鉆鉸定位銷孔達要求；

（3）安裝定位銷保證銷與孔接觸率不低于65%；

（4）檢測剎車盤油缸止口安裝處徑向跳動<0.03mm。

（五）剎車器裝配工藝

（1）安裝剎車器支架，保證支架與主軸箱定位面靠嚴；

（2）剎車器同調整墊安裝到支架上，用塞尺檢測剎車盤與剎車器之間間隙后配磨調整墊，保證剎車盤與剎車器兩邊間隙相等后，將鎖緊螺釘鎖緊達要求。

四、結束語

隨著科學技術的發展，客戶對于傳統數控車床的加工性能更加多樣化，車削中心作為一種具有主軸位置（C軸）控制功能，可進行軸類零件側面、端面孔加工和銑削加工的數控機床，將越來越滿足客戶的多樣化、復合化、高精化的加工需求。我廠此次對ETC3635dp數控車床增設C軸功能，是我們在產品技術上的一次升級，其加工結果遠遠高于客戶要求。對提高產品質量和市場競爭力具有深遠的意義。

參考文獻：

[1]戴德明.ETC系列數控車床研發設計[D].大連理工，2012.

[2]吳貴成.高精度重型數控機床C軸分度裝置的設計及分析[D].哈爾濱工業大學，2008.

[作者簡介]陳麗文（1962-），女，遼寧沈陽人，沈陽機床股份有限公司高級工程師，研究方向：數控車床的設計與設計管理。