高速钻床处理工艺与伺服系统组成的内容分析

在高速钻床的诸多处理工艺当中，对于设备的回火热处理是机械制造中比较关键的工艺环节，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变高速钻床铸件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善高速数控钻床床身铸件的内在质量。高速钻床床身铸件产品作为一种大型铸件需要要经过时效处理才能提高本身的使用性能，能够改善床身铸件的内在质量。高速钻床的床身铸件，床身立柱，高速钻床工作台等铸件整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。

目前，在高速钻床进给伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系统，有三种类型：模拟形式、数字形式和软件形式。模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现。数字伺服可实现一机多用，如做速度、力矩、位置控制。可接收模拟指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好。具有较丰富的自诊断、提示功能。软件伺服是基于微处理器的全数字伺服系统。其将各种控制方式和不同规格、功率的伺服电机的监控程序以软件实现。使用时可由用户设定代码与相关的数据即自动进入工作状态。配有数字接口，改变工作方式、较换电动机规格时，只需重设代码即可，故也称万用伺服。

高速钻床伺服系统主要由三部分组成：控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供电大小拖动机械运转。如根据驱动电动机的类型，可将其分为直流伺服和交流伺服；根据控制器实现方法的不同，可将其分为模拟伺服和数字伺服；根据控制器中闭环的多少，可将其分为开环控制系统、单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统。进给伺服以高速钻床的各坐标为控制对象，产生高速钻床的切削进给运动。为此，要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能准确地进行位置控制。具体要求其调速范围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。根据系统使用的电动机，进给伺服可细分为步进伺服、直流伺服、交流伺服和直线伺服。

交流伺服已占据了高速钻床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将推动先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。

每台进给轴驱动电机由IMS伺服控制器进行位置控制，IMS伺服控制器通过相应编码器（PG）反馈信号构成位置闭环系统。所有的限位开关、零位开关等电气信号直接联进相应的控制器做为控制信号。2台伺服控制器利用内部集成的PLC功能，通过I/O信号与控制面板相连（根据不同用户的要求，也可使用RS422/485通讯的方式进行相应的连线）。由于本套设备相关参数不希看能够由设备操纵者设定，因此控制面板上并没有参数设定功能，取而代之的采用了可即时插拔式手操纵器的方式对相关参数进行修改（由相关技术职员进行修改）。

软件设定的“互锁”信号分为“锁定对方”（输出）信号和“响应锁定”（输进）信号，当IMS控制器控制驱动电机将钻台推进至接近中心线的某位置时（软件设定），控制器会向另外一台控制器给出“锁定对方”信号。对方控制器接受到“响应锁定”信号后，如正工作在稳定区内，则正常运行；如正在向前推进并有可能发生打刀情况，则执行“暂停”动作使钻台停留在稳定范围内直至“响应锁定”信号消失。发出“锁定对方”信号的控制器在所控制的钻台回退至稳定范围后，将“锁定对方”信号取消以便另外一侧钻台的正常运行。两台控制器本着“先进为主”的原则进行互锁动作以保证加工时的高速率输出。