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C6132車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)——(一)


日期:2010年01月07 來(lái)源:沈陽(yáng)第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字:車床
    C6132車床改造屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造,主要針對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控化改造,利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制,驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī),車床通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。搖臂鉆床數(shù)控化改造后的機(jī)床,能對(duì)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制,并要求達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為0.01mm/脈沖,橫向最小運(yùn)動(dòng)單位0.005mm/脈沖,刀架為自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架,經(jīng)改造后的機(jī)床能實(shí)現(xiàn)加工外圓、錐度螺紋、端面等的自動(dòng)控制。數(shù)控化改造提高了原機(jī)床的生產(chǎn)速度,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)縮短了生產(chǎn)周期,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。
    經(jīng)數(shù)控化改造后的優(yōu)越性
    (1)數(shù)控化改造提高了加工精度和生產(chǎn)率。
    (2)數(shù)控化改造提高了機(jī)床的性能和質(zhì)量,加工出原機(jī)床難以加工或者不能加工的復(fù)雜軸類零件。    .
    (3)機(jī)床數(shù)控化改造后可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化,效率可比原機(jī)床提高3倍。
    (4)機(jī)床數(shù)控化改造后擁有自動(dòng)報(bào)警、車床自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自檢功能,更好地調(diào)節(jié)了機(jī)床加工狀態(tài),還可以提示操作者機(jī)床搖臂鉆床故障或編程錯(cuò)誤等機(jī)床運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。
    設(shè)計(jì)的內(nèi)容及任務(wù)
    機(jī)床的數(shù)控化改造主要應(yīng)用了現(xiàn)代成熟的數(shù)控技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),以適應(yīng)生產(chǎn)的具體要求為目的,改變現(xiàn)有機(jī)床的結(jié)構(gòu),給舊機(jī)床換上新部件、新裝置和新附件,提高現(xiàn)有機(jī)床的技術(shù)性指標(biāo),使之全部或局部達(dá)到新數(shù)控機(jī)床的水平。
    這次設(shè)計(jì)的任務(wù)是:數(shù)控系統(tǒng)的選型,伺服系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)數(shù)控化改造和液壓部分的維護(hù)以及繪制相關(guān)圖樣。要求改造后車床具有一般數(shù)控車床的性能,精度要達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為0.01mm/步,橫向最小運(yùn)動(dòng)單位為0.005mm/步。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:數(shù)控系統(tǒng)的選型,伺服系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計(jì),自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架和編碼盤的選型與安裝,以及液壓系統(tǒng)的清潔與維護(hù)。車床數(shù)控系統(tǒng)方面,考慮到直流伺服電動(dòng)機(jī)的價(jià)格昂貴,采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng),而在機(jī)械系統(tǒng)的改造方面,采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一減速齒搖臂鉆床輪一滾珠絲杠螺母副一小滑板的傳動(dòng)方式。
    1.總體方案
    臥式車床進(jìn)行數(shù)控化改造,可以顯著提高機(jī)床性能和減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。而合理選擇數(shù)控系統(tǒng)和改造方案,可保證改造效果和降低成本?紤]具體的改造方案時(shí),基本原則是在滿足使用要求的前提下,對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少,以降低成本。
C6132車床總體改造方案為:增配車床數(shù)控系統(tǒng),更換進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)為滾珠絲杠傳動(dòng),采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng),加裝編碼器,配置自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀功能。
    具體的改造主要從數(shù)控系統(tǒng)的選擇、搖臂鉆床伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì),機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)、自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的選擇設(shè)計(jì)、編碼盤的選用和安裝、電氣系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)、車床液壓系統(tǒng)的清潔與維護(hù)等幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行,通過(guò)改造使其具有數(shù)控機(jī)床的一般特性。下面就從各個(gè)部分來(lái)具體闡述這次的設(shè)計(jì)方案。
    2.?dāng)?shù)控系統(tǒng)的選型
    在選擇數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)時(shí),要考慮C6132機(jī)床適用于各類機(jī)械工廠的單件、中小批量生產(chǎn)使用,加工精度可達(dá)IT7級(jí),且要求C6132車床加工復(fù)雜零件,所以數(shù)控系統(tǒng)選擇連續(xù)型數(shù)控系統(tǒng),搖臂鉆床以滿足數(shù)控化改造后機(jī)床的定位、插補(bǔ)、循環(huán)加工和螺紋加工等功能。    
    國(guó)產(chǎn)機(jī)床如廣州數(shù)控設(shè)備廠的GSK980TA數(shù)控系統(tǒng),其為兩軸聯(lián)動(dòng),功能比較齊全,性能穩(wěn)定,價(jià)格便宜,一般用于經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床。選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該盡量向同一個(gè)廠家的型號(hào)系列靠攏,車床這樣既有利于維修和管理,也有利于備件的購(gòu)買。在改造中可以考慮有類似特點(diǎn)的數(shù)控裝置。
    3.伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)
    在普通機(jī)床的數(shù)控化改造中一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速方便,體積小,目前廣泛用于數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相比,其精度高、價(jià)格昂貴,考慮到改造本身是經(jīng)濟(jì)型改造,因此一般選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。車床步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用脈沖數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制,每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動(dòng)變?yōu)榱,能方便地?shí)現(xiàn)調(diào)速以及定位,改變各相繞組的接通次序即可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn),搖臂鉆床易于控制,且價(jià)格低廉,數(shù)控車床上大多使用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在需要快速移動(dòng)大距離的條件下,應(yīng)選擇轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、運(yùn)行頻率高、價(jià)格較低的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
    經(jīng)過(guò)全面考慮,在C6132的數(shù)控化改造中,選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為縱向和橫向的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。理由是:該系統(tǒng)控制方便,由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖,經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后,使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序,便可以控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易維修,性價(jià)比高;考慮改造后的C6132機(jī)床精度要求(數(shù)控化改造后縱向精度為0.01mm/步,橫向精度為0.005mm/步),加工精度要求不算太高,為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本,搖臂鉆床車床故選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

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