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现在机床数控化改革的市场在我国另有很大的开展空间,如今我国机床数控化率不到3%。用平凡机床加工出来的产品广泛存在质量差、种类少、层次低、本钱高、供货期长,从而在国际、国际市场上缺乏竞争力,间接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生活和开展,以是必需鼎力进步机床的数控化率。本文以车床的数控改革为例,介绍了机床数控改革的办法,包罗其布局的改革设计,功能与精度的选择以及最初改革方案确实定。

要害词:数控;改革;车床

机床数控改革的意义

1)节流资金。 机床的数控改革同置办新机床相比一样平常可节流60%左右的用度,大型及特别设置装备摆设尤为分明。一样平常大型机床改革只需花新机床置办费的1/3。即便将原机床的布局举行彻底改革晋级也只需破费购置新机床60%的用度,并可以使用现有地基。

2)功能波动牢靠。因原机床各底子件颠末临时时效,简直不会发生应力变形而影响精度。

3 进步消费服从。 机床经数控改革后即可完成加工的主动化服从可比传统机床进步 35倍。对庞大零件而言难度越高成效进步得越多。且可以不必或罕用工装,不但浪费了用度并且可以延长消费预备周期。

平凡车床的数控化改革设计

机床的数控改革,次要是对原无机床的布局举行发明性的设计,终极使机床到达比力抱负的形态。数控车床是机电一体化的典范代表,其机器布局同平凡的机床有诸多类似之处。但是,古代的数控机床不是复杂地将传统机床装备上数控体系即可,也不是在传统机床的底子上,仅对部分加以改良而成(那些受资金等条件限定,而将传统机床改装成发起数控机床的另当别论)。传统机床存在着一些缺点,如刚性不敷、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等,难以胜任数控机床对加工精度、外表质量、消费率以及利用寿命等要求。古代的数控技能,分外是加工中心,无论是其支承部件、主传动体系、进给传动体系、刀具体系、帮助功效等部件布局,照旧全体结构、内部造型等都曾经产生了很大变革,曾经构成了数控机床的共同机器布局。因而,九游会在对平凡机床举行数控改革的历程中,应在思索种种状况下,使平凡机床的各项功能目标尽大概地与数控机床相靠近。

数控车床的功能和精度的选择

并不是一切的旧机床都可以举行数控改革,机床的改革次要应具有两个条件:第一,机床底子件必需有充足的刚性。第二,改革的用度要符合,经济性好。在改卸车床前,要对机床的功能目标做出决议。改装后的车床能加工工件的最大反转展转直径以及最大长度、主电念头功率等一样平常都不会改动。加工工件的立体度、直线度、圆柱度以及粗度等根本上仍决议于机床自己原有程度。次要有下述功能和精度的选择必要在改装前确定。

1)轴变速办法、级数、转速范畴、功率以及能否必要数控制动停车等。

2)进给活动:

进给速率:Z向(通常为8400mm/min);X向(通常为2100 mm/min)。

疾速挪动:Z向(通常为1.24m/min);X向(通常为1.23m/min)。

脉冲当量:在0.0250.005mm内选取,通常Z向为X向的2倍。

加工螺距范畴:包罗能加工螺距范例(公制、英制、模数、径节和锥螺纹等),一样平常螺距在10mm以内都不难到达。

3)进给活动驱动方法(一样平常都选用步进电机驱动)。

4)给活动传动能否必要改装成滚珠丝杠传动。

5)刀架能否必要设置装备摆设主动转位刀架,若设置装备摆设必要确定工位数。

6)其他功能目标选择:

插补功效:车床加工需具有直线和圆弧插补功效。

刀具赔偿和间隙赔偿:为了包管肯定的加工精度,一样平常需思索设置刀补和间隙赔偿功效。

表现:接纳数码管照旧液晶大概表现器表现,表现的位数几多等题目要依据车床加工功效实践必要确定,一样平常来说,表现越复杂本钱越低,也容易完成。

诊断功效:为避免操纵者输出的步伐有错和随之呈现的错误举措,可在数控改革体系设计时参加须要的器件和软件,使其能指示出机床呈现妨碍大概功效生效的局部等,完成有限的诊断功效。

以上是车床数控改革时必要思索的一些通用功能目标,有的车床改革依据必要还会有些专门的要求,如车削大螺距螺纹、在恶劣的情况下事情的防尘搅扰、车刀高精度对刀等,这个时分应有针对性的专门设计。

车床数控改革方案选择

当数控车床的功能和精度等外容根本选定后,可依据此来确定改革方案。现在机床数控改革技能曾经日趋成熟,公用化的机床数控改革体系所具有的功能和功效一样平常均能满意车床的惯例加工要求。因而,较典范的车床数控改革方案可选择为:设置装备摆设公用车床数控改革体系,改换进给活动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动、接纳步进电机驱动进给活动、设置装备摆设脉冲产生器完成螺纹加工功效、设置装备摆设主动转位刀架完成主动换刀功效。

现在较典范的经济型公用车床数控改革体系具有下列根本设置装备摆设和功效:

1)接纳单片微机为主控CPU,具有直线和圆弧插补、代码编程、刀具赔偿和间隙赔偿功效、数码管二坐标同时表现、主动转位刀架控制、螺纹加工等控制功效。

2 配有步进电机驱动体系,脉冲当量或控制精度一样平常为:Z0.01mmX向为0.005mm(要与响应导程的丝杠相配套)。

3)加工步伐大多靠面板按键输出,代码体例,失电主动掩护存储器存储;可以对步伐举行现场编辑修正和试运转操纵。

4)具有单步或一连实行步伐、循环实行步伐、机器极限地位主动限位、超程报警,以及进给速率步伐主动停止等各种数控根本功效。

车床数控改革实例

如图1-1所示为CA6140型平凡车床数控化改革例,它接纳了一种比力复杂但较为典范的改装方案,改革后的车床进给活动由步进电机AB驱动,它们辨别安置在床头箱内(或床身尾部)和拖板前方,经过加速齿轮和纵横向丝杠动员车床的纵横进给活动。(插图1-1

为使改革后的车床能充实发扬数控车床的效能,纵横向丝杠螺母副一样平常必要互换成滚珠丝杠螺母副。当使用原丝杠螺母副时,为了增加改革事情量,纵向驱动电机及加速箱一样平常装在床身尾部,这时毗连车床原传动体系(主轴体系)和纵向丝杠传动的聚散器尚未撤除,事情时应使处于脱开地位。同理,零落蜗杆等原横向主动进给机构若未撤除,事情时也应使其处于空档(空挡)地位。改革后的进给脉冲当量的量值靠步进电机步距角、加速齿轮比、丝杠导程三者和谐确定。三者之间换算干系可以以下式表现:

θ/360×ac/bd×T=δ

式中θ——步进电机步聚角(度);

T——所驱动丝杠导程(mm;

a,b,c,d——齿轮齿数,当单级减数时,令cd即是1

δ——脉冲当量值(mm)。

步进电机的参数依据阻力矩及切屑用量的巨细和机床型号来选择,平凡车床(如C6140C620等)的数控改革中多接纳0.08——0.15N·m)静力矩的步进电机,如选0.08N·m)的作为横向进给电机;选0.15N·m)的作为纵向进给电机。

若必要,可将原刀架换成主动转位刀架,则可以用步伐数控转换刀具举行切屑加工。当数控体系收回换刀信号时,起首继电器K1举措,换刀电念头正转驱动蜗轮蜗杆机构,使上刀体上升。当上刀体上升到肯定的高度时,聚散转盘起作用,动员上刀体旋转举行选刀。刀架上方的发信盘中对应每个刀位都安有一个传感器,当上刀体旋转到某个刀位时,该刀位的传感器向数控体系输入信号,数控体系将刀位信号与指令刀位信号举行比力,当两信号相反时,阐明上刀体已旋转到所选刀位。此时数控体系控制继电器K1开释,继电器K2吸合,换刀电念头反转,运动销在反靠盘上初定位。在运动销反靠的作用下,螺杆动员上刀体降落,直到齿牙盘咬合,完成精定位,并经过蜗轮蜗杆锁紧螺母,使刀架紧固。此时数控体系控制继电器K2开释,换刀电念头停转,完成换刀举措。也可以保存原刀架仍接纳手动转换刀具,但在换刀时必需设置步伐停息。假如必要加工螺纹,则要在主轴外端或其他得当部位装上一个脉冲产生器C,用它收回脉冲使步进电机正确地共同主轴的旋转而发生响应的进给活动,即包管主轴每转一转,车刀挪动一个导程。

上述改革方案中,不改换丝杠办法当数控体系呈现妨碍时,仍可以加工,但滑动丝杠螺母副容易磨损故必要常常检验,并且功率和加工精度均不如滚珠丝杠螺母副驱动方法。别的,拖板与床身的导轨不敷平行或垂直,以及两者之间摩擦力过大,丝杠轴线与导轨间存在平行度偏差等题目均会使驱动阻力增长。为了减阻力以进步步进电机的力矩无效率和加工精度.

机床改革终了后,还应该对其举行安置调试及验收。一样平常来说,应分外留意安置的地位和底子,使机床处于精良波动的事情情况。其次是片面反省各器件、插件的毗连状况以及各油路、电路的状况,再举行数控体系的毗连。当完成数控体系的调解,具有了机床联机通电试车的条件,可堵截数控体系的电源,毗连电念头的动力线,规复报警设定,预备通电试车。试车的目标是稽核机床的安置能否稳定,各传动、利用、控制、光滑、液压、气动等体系能否正常和敏捷牢靠。改革后的数控机床的验收是和安置调试事情同步举行的。一台机床数控改革残缺后的检检验出工作是一项庞大的事情,其实验检测手腕及技能要求也很高,它必要利用种种高精度的仪器,对机床的机、电、液、气各局部及零件举行单项功能综合功能检测,包罗运转刚度和热变形等一系列实验,此中应分外留意机床数控功效的查验,最初得出该机床的综合评价。

结论

颠末少量理论证明平凡机床数控化改革具有肯定经济性、适用性和波动性。其改革触及到机器、电气、盘算机等范畴,是一项实际深、理论强的体系工程。在举行数控改革时,应该做好改革前的技能预备。改革历程中,机器修缮与电气改革相联合,先易后难、先部分后全局。

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