普通车床恒线速切削功能概述

普通车床恒线速切削功能概述

恒线速切削功能CSCS(Constant Surface Cutting Speed)，本身是数控车床的一种功能，优点是表面切削的线速度恒定，加工不同直径的尺寸时指定不同的旋转速度，确保线速度恒定，从而保证一个较好的表面质量和高的表面粗糙度效果。

恒线速切削车床因其表面质量好，自动化程度高，深受欧美使用者的青睐。因此在外国（尤其是欧美地区）除了有较好的销路之外，产品的价格也比国内普通无级调速的车床要高出很多。客户看好的是恒线速切削的表面质量，同时买了一种数控车床才具有的恒线速功能。操作简单了，不必再用复杂的编程代码，只要一个简单的指令即可，还可以根据自己的需要手动调整线速度值。这样的优点，老外怎么能不喜欢？

目前在国内，恒线速切削的技术已经得到了逐步的发展，渐渐趋向于成熟。但是，却还没有得到大范围的普及。因为对于一般人而言，认为控制恒线速功能是种复杂的功能，是需要通过像类似于数控车床的控制技术才能达到的功能。很多人认为，装数控电脑头，通过程序控制，加光电编码器，然后把测得的速度反馈到电脑系统进行修正，形成完美无缺的闭环控制系统才能实现恒线速切削功能。大家都知道，数控车床也分为开环系统和闭环系统。诚然，闭环系统控制准确、性能稳定，但是安装调试却很麻烦，成本也很高。而开环系统，因为调试方便，成本低廉有很大的优势，很多经济型数控车床采用开环控制系统很受客户欢迎。对于没有非常高的尺寸精度要求的工件而言呢，开环系统已经足够满足一般的0.01mm级别的加工精度要求。所以，恒线速控制何不也用开环控制来降低成本和方便安装呢？事实上，现今的恒线速控制功能几乎全部是开环系统的，本来就是装配在普通车床上面的，如果要苛求闭环控制还不如干脆买一台数控车床算了呢！！

下面来简单介绍一下恒线速切削功能的实现方式。至于什么叫恒线速切削，相信不用我再多费唇舌，就是线速度恒定，而线速度就是切削点所在的直径与旋转速度的乘积，仅

此而已！！在线速度恒定的时候，旋转速度和工件直径成反比例关系。那么，普通车床的恒线速功能究竟如何实现，请看下文：恒线速的两个要素，主轴旋转速度和工件的切削直径！

（一）工件的切削直径的显示 普通车床加装光栅数显尺，相信业内人士都不陌生。光栅数显尺可以显示大拖板和中拖板移动的相对值和绝对值，简单的说大拖板进刀几毫米可以通过光栅数显表显示出来，中拖板切削直径方向进刀多少也可以显示出来。光栅数显尺有两轴数显和三轴数显之分，三轴数显就是在小刀架上加装一个光栅尺，仪表可以显示三轴坐标，其中两轴都是显示轴向尺寸，只不过一个是大拖板的位移量一个是小拖板的位移量。实际当中，显示精度根据您选择的光栅尺的精度等级不同而有所不同，一般来说有0.1、0.5、1、5、10um等等的不同栅格距离。在此不再赘述，具体可参考相关资料，国内生产销售光栅数显的厂家已经很多。只是建议一点，精度越高价格越贵，一般的普通车床因为有齿轮传动的精度限制，通常选择0.5um精度的光栅尺即可满足使用要求，这样才经济实惠！！

（二）主轴转速显示 对于只是单纯的显示主轴转速，在位置允许的情况下，可以采用在主轴上加装光电编码器来测量并显示主轴转速。而对于有些已经具备无级调速功能的车床来说，变频器本身已经可以支持在仪表上显示转速，不过这个转速一般会有个允许范围内的误差。通常是，通过调速旋钮来改变转速时就可以看到控制屏上的转速显示在变化，也有一些是直接把转速显示在光栅数显表的表头上的。对于恒线速控制功能的车床来说，要求光栅数显尺的仪表不仅要能够显示转速，还要能够发出指令通过变频器的模拟量信号来控制主轴电机的转速。这里转速的显示和控制的实现途径是，仪表显示转速，仪表发出信号给变频器指定响应的电压值，变频器发出指令给变频电机在相应的频率和速度下工作。这就对光栅数显尺的仪表在转速显示方面提出了新的要求。目前，不少公司的光栅尺仪表都有转速显示功能。

（三）实现恒线速控制功能 其实恒线速控制就是结合了上述两个要素，通过数显表

的内部计算给不同的切削直径量指定一个不同的转速从而确保恒定的切削线速度。这个对于数显仪表提出了新的要求，不仅具备转速显示功能，还必须具备在直径值与转速值之间进行的计算功能，而且可以把这个计算的结果输出到变频器当中形成控制信号。对于一台普通车床而言，仅仅增加一个功能，成本投入不多，但是利润空间就可以有很大的提高，这个是很多商家竭力追求的。这里的关键是一个是对于主轴转速的计算和控制，计算可以通过PLC内部计算实现，控制是通过仪表给变频器一个模拟量的电压信号，然后变频器控制调节变频电机的转速。在此主轴转速的准确性成了关键，而仪表当中可以设定一个理论转速，与主轴的实际转速相一致，而这个主轴转速是可以通过传动比计算的，只要这个理论转速与实际转速一致，那么仪表控制的主轴转速也就基本与实际转速相一致了。说白了，只要仪表可以控制主轴对应不同切削直径时的不同转速，恒线速功能就实现了。这里不用像人们想象的一样用光电编码器检测主轴转速然后通过仪表修正，所以控制起来就方便多了，成本也因此不会升高很多。总之，目前恒线速切削功能在国内已经是一个实现已久的成熟的技术了。

笔者已经和生产可以实现恒线速控制的仪表的厂家进行了沟通，并对以上的理论思路进行了验证。事实证明，恒线速控制是在普通车床上能够成功实现的。对于已经生产无级调速车床的厂家而言，因为已经具备了变频器和变频电机，只要加装光栅数显尺和笔者所描述的具备恒线速控制功能的仪表就可以让一款无级调速的普通车床立马脱胎换骨成为具备恒线速控制功能的高自动化车床。对于，还没有生产无级调速车床的厂家而言，这里最好经历一个先做无级调速的过程，因为这里涉及到变频器和变频电机的选择与安装，以及在原有的基础上加装变频器过后车床外观及钣金件的变化。当然了，一步到位，直接从普通车床升级到恒线速控制功能也是可以的。需要提醒大家的是，仪表、光栅尺及变频器的数据接口形式的兼容是需要关注的

恒线速控制仪表外形如下（供大家参考）：

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