佟冬張璐

(沈陽機(jī)床股份有限公司，遼寧沈陽110142)

1 綜述

電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪聲低及響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)速高、功率大，簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)主軸定向停，是高速主軸單元中的一種理想結(jié)構(gòu)。電主軸軸承采用高速軸承技術(shù)，耐磨耐熱，壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍。

電主軸由于其高速運(yùn)行的工作特性，必須采用合理可靠同時(shí)又可控制的軸承潤(rùn)滑方式來控制軸承的溫度，以保證電主軸在加工過程中的精度和穩(wěn)定性。電主軸的潤(rùn)滑方式目前主要有脂潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑和油氣潤(rùn)滑等方式。對(duì)于轉(zhuǎn)速相對(duì)較低的電主軸，油脂潤(rùn)滑是一種常見的潤(rùn)滑方式。油脂潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)單、應(yīng)用起來方便、通用性強(qiáng)。油脂潤(rùn)滑通常采用定時(shí)定量潤(rùn)滑方式。所謂定時(shí)，就是固定時(shí)間間隔內(nèi)注入一次油。所謂定量，就是通過定量閥，精確地控制每次注入潤(rùn)滑油的油量。油霧潤(rùn)滑不僅具有潤(rùn)滑的作用，同時(shí)也可以冷卻電主軸的軸承，具有雙重效果。油霧潤(rùn)滑是通過壓縮空氣氣源，由油霧器將潤(rùn)滑油液霧化并混入到氣流中，將其輸送到需要潤(rùn)滑的位置。油霧潤(rùn)滑對(duì)設(shè)備需求簡(jiǎn)單，方便維修維護(hù)，價(jià)格相對(duì)便宜，是一種普遍使用的電主軸潤(rùn)滑方式。油氣潤(rùn)滑也是利用壓縮空氣，將微量的潤(rùn)滑油連續(xù)不斷地、精確地供給每一套主軸軸承，微小油滴在滾動(dòng)體和內(nèi)、外滾道間形成彈性動(dòng)壓油膜，而壓縮空氣則可帶走軸承運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的部分熱量。

另外，電主軸在電氣上采用的是Y/△起動(dòng)電路，在主軸低速恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時(shí)，采用Y接線方式，當(dāng)主軸高速恒功率運(yùn)行時(shí)，采用△接線方式，數(shù)據(jù)如表1所示。飛揚(yáng)C0系統(tǒng)作為沈陽機(jī)床自主研發(fā)的系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)主軸高轉(zhuǎn)速的控制精度，同時(shí)也滿足連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)矩能力以及寬幅的恒功率運(yùn)行范圍。

表1

飛揚(yáng)C0數(shù)控系統(tǒng)使用符合IEC1131－3標(biāo)準(zhǔn)的OpenPCS Infoteam軟件產(chǎn)品，采用的是Structure Text(結(jié)構(gòu)文本，簡(jiǎn)稱ST語言)語言進(jìn)行PLC程序的編寫，該產(chǎn)品包括1個(gè)項(xiàng)目瀏覽器以及1個(gè)插入飛揚(yáng)數(shù)控系統(tǒng)的IEC1131－3編譯器。下面介紹其在電主軸潤(rùn)滑PLC和電氣接線切換PLC上的應(yīng)用。

2 采用油脂定時(shí)潤(rùn)滑PLC編程

其ST語言的PLC程序如下:

定義全局變量:

定義局部變量:

邏輯程序:

在這里，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要修改PLC程序中的每次潤(rùn)滑時(shí)間g_tAxs_Lub_ON和潤(rùn)滑間隔時(shí)間 g_tAxs_Lub_Wait，通過修改 iecblk.set中的“CREAM LUBRICATION TIME ON”以及“CREAM LUBRICATION TIME WAIT”的設(shè)定值來設(shè)定。

3 采用油氣油霧潤(rùn)滑PLC編程

其ST語言的PLC程序如下:

定義全局變量:

邏輯程序:

4 電主軸接線切換PLC編程

主軸Y/△線路切換時(shí)，PLC程序可以將其處理成主軸換擋模式，可以將其主軸低速恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時(shí)，采用主軸低檔輸出信號(hào)和低檔確認(rèn)信號(hào)，將線路Y形線路接通，而主軸在高速恒功率時(shí)，采用高檔輸出信號(hào)和高檔確認(rèn)信號(hào)，將△形線路接通。當(dāng)主軸速度發(fā)生變化時(shí)，給出變檔輸出信號(hào)，主軸停止并接通線路，然后自動(dòng)啟動(dòng)。

其結(jié)構(gòu)文本PLC程序如下:

定義全局變量:

定義局部變量:

邏輯程序如下:

5 結(jié)語

電主軸在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，不僅可以極大地提高加工效率，而且還可以明顯提高加工工件的質(zhì)量，所以其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，特別是在航空航天、汽車和模具等制造業(yè)中。電主軸的應(yīng)用很好地適應(yīng)了超高速加工的要求，并將逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)床主軸系統(tǒng)。

［1］Franz Kessler電主軸使用說明手冊(cè)［M/OL］.www.gat－mbh.de

［2］Openpcs User Manual，Version5.5.0［M/OL］.www.infoteam.de