专利名称：经济型数控车床的主轴传动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种经济型数控车床，尤其是经济型数控车床的主轴传动 控制系统。
背景技术：
普通经济型数控车床的主轴是由异步电机带动齿轮变速箱4油缸16级 液压变速来传动和调速的。其传动控制系统包括CNC控制界面、PCU控制单 元、主轴电机、电磁阀单元、油缸机构单元、齿轮变速箱、手动转阀、变 速按^&和旋转编码器，通过CNC控制界面向PCU控制单元编写加工指令， PCU控制单元通过总线输出控制信号连接主轴电机，控制主轴电机的运转。 调速时需手动旋动手动转阀选择所需的档位，再按下相应的变速按钮，接 通相应的电石兹阀，由此电》兹阀控制相应的油缸开始工作，推动相应齿4仑进 行变速，最终实现主轴工作台的变速。旋转编码器连接于主轴工作台的输 出端与PCU控制单元的输入端之间，将主轴的速度信号时时反馈至PCU控 制单元。
这种主轴传动控制系统，其齿轮变速箱有16档转速，分别为5、 6.3、 8、 10、 12.5、 16、 20、 25、 32、 40、 50、 63、 80、 100、 125、 160r/min。 由于齿轮变速箱的相邻档位的速度差小，主轴无法进行宽范围调速，当车 床要车削大直径的圓类平面时，由于刀尖的线速度(主轴转速)无法跟随
3切削直径的变化而改变，主轴无法进行无级调速，工件的加工表面粗糙度不一致，无法实现大直径工件车削工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种主轴调速范围较广，可实现无级调速、可实现大直径工件车削工艺的经济型数控车床的主轴传动控制系统。
本发明的技术方案是这样的经济型数控车床的主轴传动控制系统，包括CNC控制界面、PCU控制单元、主轴电机、电》兹阀单元、油缸单元、齿轮变速箱和旋转编码器，CNC控制界面连接于PCU控制单元的设定输入端，PCU控制单元的输出端依次连接主轴电机和齿轮变速箱，PCU控制单元的另一输出端依次连接电磁阀单元、油缸单元和齿轮变速箱，旋转编码器连接于主轴工作台的输出端与PCU控制单元的输入端之间；上述齿轮变速箱为采用滑移齿轮且带有拨叉的齿轮变速箱；还包括变频器和制动单元，上述变频器连接于上述PCU控制单元的模拟量输出端与上述主轴电机的输入端之间用于控制上述主轴电机，上述制动单元连接于上述变频器的制动控制输出端。
上述变频器为富士通变频器500G11S/P11S。
采用上述方案后，本发明的经济型数控车床的主轴传动控制系统，CNC数控系统PCU控制单元发出的模拟信号通过变频器端子传输到变频器，实现数字量设定转速对模拟量变频器输出的控制，变频器输出频率调速信号驱动主轴电机，实现主轴连续可控变速。与现有技术相比，本发明采用变频器来实现主轴的调速，变频调速的调节范围很广， 一般通用型变频器都可以实现(T400Hz范围内无级调速，可以满足数控系统恒速切削、主轴转 速无级变速的要求，主轴转速跟随着当前加工工件直径变化而变化，从而 始终保证刀具切削点处切削线速度为常数，能实现大直径工件的车削工艺。 本发明中，采用滑移齿轮和拨叉来替代原有复杂的机械拖动机构，具有自 动化程度高，操作简单，维修方便的优点。
图l为本发明的结构框图。
具体实施例方式
本发明的经济型数控车床的主轴传动控制系统，如图l所示，包括CNC 控制界面l、 PCU控制单元2、变频器3、制动单元4、主轴电机5、电磁阀 单元6、油缸单元7、齿轮变速箱8和旋转编码器9。 CNC控制界面1连接 于PCU控制单元2的设定输入端，PCU控制单元2的控制输出端依次连接变 频器3、主轴电机5和齿轮变速箱8,制动单元4 (制动单元主要起主轴停 止能耗制动)连接于变频器3的制动控制输出端，PCU控制单元2的模拟量 输出端与变频器3模拟量输入端进行双向连接，以实现控制信号的输入输 出；PCU控制单元2的另一输出端依次连接电;兹阀单元6、油缸单元7和齿 轮变速箱8,旋转编码器9连接于主轴工作台10的输出端与PCU控制单元 2的输入端之间。
其中，齿轮变速箱8为采用滑移齿轮且带有拨叉的齿轮变速箱。
其中，变频器3采用富士通变频器500G11S/P11S。本发明工作时，通过CNC控制界面1编写加工指令和主轴速度指令，CNC控制界面1将此加工指令和主轴速度指令传输给PCU控制单元2, PCU控制单元2发出模拟信号通过变频器端子送入变频器3，实现数字量设定转速对模拟量变频器输出的控制，变频器3输出频率调速信号驱动主轴电机5。同时，PCU控制单元2控制电磁阀单元6闭合，启动油缸单元6，由油缸单元6带动齿轮变速箱8内的拨叉，实现齿轮啮合不同的传动比。主轴电机5的传动通过齿轮变速箱8再传动至主轴工作台10。旋转编码器9将主轴工作台10的速度信号时时反馈至PCU控制单元2, PCU控制单元2将旋转编码器9反馈回来的速度信号与PCU控制单元2输出的模拟量进行比较，比较结果可以对PCU控制单元2输出的模拟量进行调整控制，从而实现主轴无级调速。由于主轴电机5转速的高低由PCU控制单元2输出的电压信号的大小来控制，所以主轴工作台可才艮据切削加工工件直径变化的情况，实现恒速运转。
采用上述方案后，本发明采用变频器来实现主轴的调速，变频调速的调节范围很广， 一般通用型变频器都可以实现0一400Hz范围内无级调速，可以满足数控系统恒速切削、主轴转速无级变速的要求，主轴转速跟随着当前加工工件直径变化而变化，从而始终保证刀具切削点处切削线速度为常数，能实现大直径工件的车削工艺。本发明中，釆用滑移齿轮和拨叉来替代原有复杂的机械拖动机构，具有自动化程度高，操作简单，维修方便的伊乙点。
权利要求
1、经济型数控车床的主轴传动控制系统，包括CNC控制界面、PCU控制单元、主轴电机、电磁阀单元、油缸单元、齿轮变速箱和旋转编码器，CNC控制界面连接于PCU控制单元的设定输入端，PCU控制单元的输出端依次连接主轴电机和齿轮变速箱，PCU控制单元的另一输出端依次连接电磁阀单元、油缸单元和齿轮变速箱，旋转编码器连接于主轴工作台的输出端与PCU控制单元的输入端之间；其特征在于上述齿轮变速箱为采用滑移齿轮且带有拨叉的齿轮变速箱；还包括变频器和制动单元，上述变频器连接于上述PCU控制单元的模拟量输出端与上述主轴电机的输入端之间用于控制上述主轴电机，上述制动单元连接于上述变频器的制动控制输出端。
2、 根据权利要求l所述的经济型数控车床的主轴传动控制系统，其特征在于上述变频器为富士通变频器500G11S/P11S。
全文摘要
本发明公开了一种经济型数控车床的主轴传动控制系统，其包括CNC控制界面、PCU控制单元、主轴电机、电磁阀单元、油缸单元、齿轮变速箱和旋转编码器；齿轮变速箱为采用滑移齿轮且带有拨叉的齿轮变速箱，还包括变频器和制动单元，变频器连接于PCU控制单元的输出端与主轴电机的输入端之间，制动单元连接于变频器的制动控制输出端。与现有技术相比，本发明采用变频器来实现主轴的调速，变频调速的调节范围很广，一般通用型变频器都可以实现0-400Hz范围内无级调速，可以满足数控系统恒速切削、主轴转速无级变速的要求，主轴转速跟随着当前加工工件直径变化而变化，从而始终保证刀具切削点处切削线速度为常数，能实现大直径工件的车削工艺。
文档编号B23B19/00GK101486106SQ200910111120
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者曹先强, 赖安业 申请人:福建成功机床有限公司