伸缩量>80mm以后，其它类型的伸缩装置整体高度高，异型钢伸缩装置整体高度>250mm。设计时，必须对梁端结构进行特殊处理，同时增加施工难度因此，伸缩量大，浅埋设充分显示出本伸缩装置的特有的技术优势。现有美国辛辛那提公司生产的1台型号为5AHP高速五轴龙门铣床,为满足企业用户加工纸基蜂窝芯材料的要求,要求通过数控机床改造后增加超声波主轴切削功能,用于纸基蜂窝芯材料的加工。项目设计安装超声波主轴加工模式的系统软件,通过开机来选择该加工模式,选择超声波主轴加工时,满足超声波主轴对纸基蜂窝芯材料加工的要求,并具备和圆两类具的切换和控制功能[2]。

2电气配置(1)采用国产华中HNC-848C/M数控系统进行电气控制系统升级改造。6轴6联动、双轴同步、RTCP功能、15寸TFT彩色显示屏、带USB接口、2接口和网络功能。(2)数控系统采用华中HPW-145U型电源供电。可提供DC24V电源,支持AC220V输入电源掉电报警信号,提供UPS功能。(3)主轴系统采用HSV-160US-050超声波主轴驱动。(4)选配杭州电子科技大学研发的一套超声波主轴电气控制系统。

3设计方案

3.1系统设计

通过数控系统的2通讯口与超声波发生器实现485协议通讯,将超声波加工工艺指标纳入数控系统控制。通过数控系统对超声波的启停、故障处理、频率、振幅、电压、电流、功率、温度等进行实时控制,以达到佳加工效果。并通过系统的软件二次开发,在数控系统上增设超声波加工界面,用于超声波发生器状态监控与参数标定[3]。

3.2电气设计

超声主轴模块内部包含压电换能器、变幅杆、具等声学系统,还包含气电滑环部件,主要实现电信号转换具的振动。另外,超声主轴内置电主轴电机,主要实现角度的控制或圆片旋转运动。项目将原先的铣削主轴头更换为超声切削主轴,并升级电气及控制系统,从而实现蜂窝芯结构零件的超声切削加工。主轴电气连接设计如图1所示,项目设计采用数控系统控制驱动模块,驱动模块直接控制超声波主轴的内置电机,并处理超声波主轴的内置电机编码器的反馈信号,实现零件曲面成型的位置运动控制[4]。(1)超声波主轴伺服电机编码器反馈;(2)超声波主轴伺服电机动力输出;(3)超声波主轴系统与数控系统485通讯;(4)超声输出到主轴;(5)超声控制输出;(6)超声数据回检;(7)超声控制电源。如图1所示,项目设计采用数控系统控制超声波电气柜,通过超声波电气柜控制超声波发生器,然后超声波发生器将约20KHz高频电压信号传输给超声主轴中的换能器,从而驱动超声主轴变幅杆和具,实现主轴的振动切削控制。为干扰,将超声波发生器远离数控装置进行安装,并将干扰源采取隔离、屏蔽措施,确保系统正常运行[5]。

4结语

数控机床的超声波主轴设计,是一次新的探索,也是超声波主轴在国内数控系统中应用的一次突破。我们将随时跟踪和掌握设备运行中的各种状况和信息,不断完善设备的加工性能,优化系统参数,为今后同类设备的更改造打下良好的基础。