數控機床改造范文第1篇
1 改造面對的各項特征
該項改造工作在整個領域中發揮的功效非常的顯著, 而且逐漸的擴大使用范圍, 之所以出現這種現象, 關鍵是因為它有非常多的優勢特征。接下來簡述一下。
1.1 花費的資金不多, 而且不需要很久的交貨時間。
對比重新買設備來說, 大體上能夠節省近乎百分之七十左右的資金, 改造不需要太多的資金, 尤其是大規模的, 性質獨特的設備。通常來講, 那些規模較大的設備, 大約只需要花費三分之一的新買的費用, 而且交貨不需要太久的時間。就算是遇到特別的問題的話, 其改造資金和新買設備來講, 還是能夠節約大部分的費用的。
1.2 設備的性能比較穩定。
使用的各項常見的零件都是非常重的鑄造設備, 并非是焊接的, 經過處理后的設備性能非常的不錯, 而且品質優秀, 能夠當成是新的裝置得以長久的運行。
1.3 對裝置比較熟悉, 方便操作。
如果買新的機器, 很多時候并不熟悉它的性能是不是合乎規定。然而改造的話就不需要擔心該項內容了。能夠非常精準的運算出其加工特點, 除此之外, 因為長久的運行, 工作者非常的熟悉設備的性質, 對于運行以及維護來講非常多便利。只需要簡單的安裝就能夠進行活動。
1.4 能夠融入全新的控制工藝。
能夠結合技術的快速發展, 切實的提升裝置的自動化能力, 進而提升其水平, 把原有的裝置進行革新。切實的發揮目前的特點, 不需要像是買新的機器一樣再次的進行地基構筑工作。能夠節省資金, 減少改造費用, 而且也能夠降低生產活動用時。
1.5 能夠切實提升產品的品質。
可以解決復雜零件的加工精度控制, 加工的產品尺寸一致性好、合格率高、生產效率高。如經濟型數控機床, 一般可提高工效3-7倍。對于那些比較繁瑣的部件來說, 如果它的難度非常大的話, 其提升功效的作用就非常的顯著。除此之外, 還能夠降低勞動量, 切實提升人的素養。
2 切實提升精確性的措施
2.1 修復機床導軌精度
導軌的作用是導向與承載。導軌在空載和在切削條件下運動時, 都應具有足夠的導向精度。是機床幾何精度的基礎, 所以, 機床在改造時, 為了達到預期的精度要求, 往往必須修復導軌精度。對不同形式導軌, 大概修理方法如下:
2.1.1 使用環氧型耐磨導軌涂層修復導軌精度:
工作臺導軌的涂層, 就是床身導軌的拓印, 它的配合精度必然很高, 簡化了工藝, 縮短了制造周期。應用于機床改造更為便利, 效果顯著。
2.1.2 鑄鐵導軌:
鑄鐵導軌的精加工是用刮削的方法得到的, 刮研顯點為18-25點/平方厘米, 同時, 必須保證潤滑的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦, 以及對位置控制精度的影響。
2.2 確保主軸的精確性合乎規定
作為主軸組的關鍵構成要素。在運行的時候, 由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動, 對加工質量和生產率, 起到非常關鍵的作用, 因此, 在改造的時候應該將其精確性進行調節。
對于精度超差的主軸拆卸以后應對其進行全面檢查, 便于明確修理內容。但大多需要更換主軸軸承、重新調整軸承的間隙調整和預緊。
當主軸軸承重新裝配好后, 用千分表和標準檢驗棒, 檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉中心重合, 如果相差較大, 則必須用專用的磨頭, 重新磨削主軸錐孔, 使其回轉中心同主軸的回轉中心完全重合。
2.3 修復或更換滾珠絲杠
隨著現代科技的發展, 機械制造業正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰。滾珠絲杠作為當代數控機床進給的主要傳動機構, 以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應用, 成為各類數控機床的重要配套部件, 并己實現了標準化、通用化和商品化?；旧犀F代的數控機床都采用了滾珠絲杠, 但在改造時, 一定要恢復其傳動精度, 或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠, 只有這樣才能保證改造后的定位精度, 尤其是在半閉環系統中, 絲杠不僅要起到傳動作用, 還要起到標尺的作用, 編碼器只是測量絲杠的轉數, 至于工作臺實際行走的距離, 相當于開環, 只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。
2.4 配合精密設備檢測設備的精確性
可以結合具體的機床改造過程, 利用先進的激光干涉儀測量系統, 對機床的定位精度進行測量, 并利用球桿儀快速檢查機床精度, 診斷誤差來源, 自動分析機床精度狀態, 檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等, 結合檢測信息, 開展全方位的論證, 然后分析費用等多項要素來明確方案內容。
在改造完成后, 利用激光干涉儀對定位精度進行測量, 進而結合實際狀態來補償, 能夠切實提升設備的精確性。
2.5 確保傳動環節中盡量少的存在間隙
一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。要想確保傳動性活力, 數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動, 所以進行改造的時候, 要確保所有的齒輪能夠合乎舍不得規定, 以此來確保合乎精確性的規定。
如果進給傳動系統中有蝸輪蝸桿傳動, 要切實做好反向間隙的調節活動, 要不然的話, 就容易對設備的功效產生負面的效益。除此之外, 如果進給傳動系統中有同步齒形帶, 亦要做出一定的調節, 尤其是在采用半閉環系統中, 假如其不屬于控制區, 就會對色的精確性產生負面效益。
3 結束語
要想合理的提升設備的改造功效, 確保其能夠成為性質優秀的高級別的設備, 一些時候應該用那些性能優越以及具有非常哈偶的可靠性的全新的設備。不過因為其價位非常的高, 所以在運行的時候一定要充分的分析具體狀態, 合理的選取。文章重點的講述了提升其精確性的措施等, 對于開展好改造活動來講, 意義非常的關鍵。
參考文獻
[1]沈軍.數控機床改造方案的選擇[J].數控設備網, 2005, (4) :25-26.[1]沈軍.數控機床改造方案的選擇[J].數控設備網, 2005, (4) :25-26.
[2]畢芍.數控機床改造的幾點建議[J].機床應用, 2003, (6) :13-14.[2]畢芍.數控機床改造的幾點建議[J].機床應用, 2003, (6) :13-14.
[3]鄭曉峰.加工中心數控化改造工程研究[J].機械工業出版社, 2005, (3) :44-57.[3]鄭曉峰.加工中心數控化改造工程研究[J].機械工業出版社, 2005, (3) :44-57.
數控機床改造范文第2篇
關鍵詞：進給系統,絲杠螺母副,步進電機
1總體方案設計
(1) 縱向進給是一套獨立的傳動鏈, 它們由步進電機、絲杠螺母副、導軌等組成, 它的傳動比應滿足機床要求。
(2) 為易于實現速度與位移的控制, 選用了步進電機。
(3) 為了保證進給傳動精度和平穩性, 選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副, 并應有預緊機構, 以提高傳動剛度和消除間隙。
(4) 采用滾珠絲杠螺母副可以減少導軌間的摩擦阻力, 便于工作臺實現精確和微量移動, 且潤滑方法簡單。
(5) 導軌選用了滾動導軌。
(6) 采用PLC控制步進電機, 從而控制速度與位移。
2機械傳動系統設計
2.1機械傳動裝置的組成及原理
機械傳動裝置總體主要由步進電機、滾珠絲杠螺母副、滾動直線導軌副、載物滑臺組成。
其工作原理:步進電機通過聯軸器與滾珠絲杠螺母副相連, 當步進電機運行時帶動滾珠絲杠副轉動。滾珠絲杠上的螺母與載物滑臺相連, 載物滑臺放在兩條滾動直線導軌副上的4個滑塊上 (通過螺柱相連) , 滾珠絲杠變轉動為平動。所以, 當步進電機帶動滾珠絲杠轉動時, 滾珠絲杠上的螺母則帶動載物臺沿滾動直線導軌副做平動。
2.2滾珠絲杠的選擇設計
2.2.1滾珠絲杠結構選擇
滾珠絲杠的支撐形式有4種: (1) 一端固定, 一端自由, 此種形式適用于中小載荷, 低速, 短絲杠垂直安裝; (2) 一端固定, 一端游動, 此種形式適用于中等載荷, 中等轉速; (3) 兩端支撐, 此種形式適用于中等轉速, 高速度, 高精度; (4) 兩端固定適用于承載能力大、高速、高剛度、高精度的車床。滾珠絲杠螺母副也有兩種循環方式, 一種是外循環式, 一種是內循環式。從剛度計算可以看出, 絲桿的支撐方式對絲桿的剛度影響很大。而采用兩端固定的支承方式壓桿穩定性和臨界轉速高, 絲杠的軸向剛度為一端固定的4倍, 絲杠可以預拉伸, 預拉伸后可減小絲杠自重下垂和補償熱膨脹且軸承組合的剛度高。因此擬采用兩端固定的支撐方式。
2.2.2滾珠絲杠的設計
電機與絲杠直接相連, 傳動比為i=1, 絲杠的最高工作轉速取為nmax, 則絲杠的導程取為ph=vmax/nmax。
(1) 確定絲杠等效轉速
空運轉時, 絲杠的轉速為n1;常用切削時, 絲杠的轉速為n2;重切削時, 絲杠的轉速為n3。則絲杠的等效轉速為:
(2) 確定絲杠的等效載荷
絲杠水平安裝:Famax=μ (mg+Fy) +ma+Fx+f
空運轉時, 絲杠載荷為F1;常用切削時, 絲杠載荷為F2;重切削時, 絲杠載荷為F3。
故等效載荷為:
(3) 根據機床的定位精度要求, 預選精度等級, 查表得精度系數fa, 載荷系數fw。
Ca按滾珠絲桿副的預期工作時間Lh計算, 則其動載荷為:
(4) 用固定-固定安裝方式
最大彈性變形量:
d2m=10姨10F1Lz/πδmE=0.039姨F1Lz/δm
(5) 根據已經計算出的Ph、Ca以及d2的下限值選擇滾珠絲杠副。
2.3步進電機的選擇
2.3.1初選步進電機
脈沖當量直接影響機床精度, 選電機時應使其步距角α與機床進給機械系統相匹配, 且電機的最大靜轉矩應大于絲杠所需最大轉矩。
2.3.2轉矩校核
步進電機快速空載加速啟動時輸出轉矩最大, 可按下式計算
(1) 快速空載加速轉矩Mam=Tac
(2) 摩擦轉矩Mf= (MRf/ηsm+MRSL) /i
MRf為導軌摩擦折算到電機軸轉矩, MRf=μWPh/2πηi;
MRST為軸承摩擦折算到電機軸轉矩, MRST=0.5μ2dmFm;
ηsm為滾珠絲杠磨損折算效率, ηsm=1/ (1+0.02d0/Ph) 。
(3) 絲杠預緊引起的摩擦轉矩
步進電機技術數據中給出了電機最大靜轉矩MJM, 而Mq/MJM的比值可查步進電機相數、拍數、啟動轉矩表得出。
在選擇步進電機時, Mq應比用Mq=Mam+Mf+Mo式求得的值大。
2.3.3負載起動頻率
由經驗公式fq=0.5fq0可求得, 步進電機的最高工作頻率應高于負載起動頻率fmax。
2.3.4最高工作頻率
步進電機的最高工作頻率為
2.4導軌的設計
(1) 導軌所受等效載荷:PC=mg+Fy
(2) 額定壽命計算
(3) 工作壽命時間計算
3電氣控制系統設計
3.1控制系統的基本組成
由PLC程序控制PLC芯片輸出PC脈沖到步進電機的環形分配器, 環形分配器的輸出信號給功率放大器放大過后輸出給步進電機, 從而控制步進電機每相通電狀態 (驅動電路包括環形分配器的電路和功率放大電路) , 如圖1所示。出PC脈電機的環器, 環形輸出信號從而控制步進配器的電路和
其中速度有兩個層次: (1) 啟動-加速-空轉-減速-常用切削; (2) 啟動-加速-空轉-減速-重切削。
速度控制的速度變化情況圖如圖2所示。
3.2電氣控制電路的設計
(1) PLC芯片的接線圖
在PLC芯片中用3個輸入口I0.0、I0.1、I0.2分別代表常用切削、重切削、啟動停止。輸出為CP脈沖, 它為后續驅動電路的輸入。
PLC芯片的接線圖如圖3所示。
(2) 環形分配器的電路圖
此電路的輸入為CP脈沖, 輸出為電機的勵磁狀態。
注:圖中PLC端子到接線端子為內部接線, 輸入信號的操作面板 (略) 。
3.3控制程序的設計及說明
程序采用PTO操作中的多段管線模式輸出脈沖。多段管線中, CPU在變量 (V) 存儲區建立一個包絡表。包括表中存儲各個脈沖串的控制參數。多段管線用PLS指令啟動。執行指令時, CPU自動從包絡表按順序讀出每個脈沖串的控制參數, 并實施脈沖串輸出。
4結語
數控機床改造范文第3篇
企業要在當前市場需求多變, 競爭激烈的環境中生存和發展就需要迅速地更新和開發出新產品, 以最低價格、最好的質量、最短的時間去滿足市場需求的不斷變化。而普通機床已不適應多品種、小批量生產要求, 數控機床則綜合了數控技術、微電子技術、自動檢測技術等先進技術, 最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產周期要求短的零件。
1 數控機床的選擇
1.1 機電一體化的基本特征
機電一體化技術是機械技術, 電子技術和信息技術有機結合的產物。信息技術 (3 C技術) 的主體包括計算機技術 (C) , 控制技術 (C) 和通信技術 (C) 。機電一體化技術是在原有機械基礎上引入電子計算機高性能的控制機能, 并實現整體最優化, 使原來的機械產品產生了質的飛躍, 變成功能更強, 性能更好的新一代的機械產品及系統。
機電一體化系統通常有五大要素構成, 即動力源, 控制系統, 驅動系統, 機械系統和檢測系統。如圖1所示。
1.2 數控改造的優點
數控改造一般是對普通機床某些部位做一定的改造, 配上數控裝置, 從而使普通機床具有數控加工能力。
數控改造具有以下優點。
(1) 易于對現有的普通機床實現自動化, 而且專業性強, 沒有多余功能。
(2) 減少輔助加工時間, 提高機床的生產效率。
(3) 降低對工人技術等級的要求。
(4) 數控改造費用低, 可充分利用原有機床設備。
(5) 數控改造的周期短, 可滿足生產急需。
2 總體方案確定
查看了C6150機床有關資料, 并且參照機床的數控化改造經驗, 確定總體方案為:采用微機系統對數據進行計算處理, 控制直流伺服電機轉動, 經齒輪減速后, 帶動滾珠絲杠轉動, 從而實現縱向、橫向的進給運動。
改造方案示意圖如圖2所示。
2.1 系統運動方式的確定
由于在生產中, 要求改造后的數控機床應具有定位, 直線插補, 順逆圓插補, 暫停等功能, 故決定采用點位/直線系統。
2.2 伺服驅動系統的選擇
伺服驅動系統分開環控制、閉環控制及半閉環控制, 根據的各種伺服系統的特點, 從加工精度、結構、成本等多方面著手, 考慮到C 6 1 5 0數控機床的加工精度要求不高, 為了簡化結構、降低成本, 決定選用直流伺服電機驅動的半閉環系統。
2.3 執行機構傳動方式的確定
為確保數控系統的傳動精度和工作平穩性, 在設計機械傳動裝置時, 通常提出低摩擦、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振及有適宜的阻尼比等要求。
(1) 采用直流伺服電機經齒輪減速再傳動滾珠絲杠, 直流伺服電機和滾珠絲杠均采用標準件, 便于購買和降低成本。
(2) 滾珠絲杠螺母副是螺旋傳動方式, 它的作用是將回旋運動變為直線運動, 因此在改造中選用滾珠絲杠螺母副來達到直線運動的目的。
滾珠絲杠螺母副具有磨損小、傳動效率高、傳動平穩、壽命長、精度高、溫升低、運動摩擦小、便于消除傳動間隙的特點。
(3) 齒輪傳動采用雙片齒輪錯齒法消除間隙, 雙片齒輪間雖有彈簧自動消除間隙, 但消除間隙的方法是采用定期人工調整、螺釘緊固的辦法消除間隙, 因為彈簧的彈力很難適應負載的變化情況。
2.4 微機系統的選擇
微機數控系統由C P U、存儲器擴展電路、I/O接口電路、伺服電機驅動電路、電流檢測電路, 顯示及鍵盤電路等組成。
目前市場上數控系統的類型比較多, 選擇前首先應對擬改造的數控機床自身功能有一個充分的了解, 可依據價格合理、技術先進、服務方便的原則選擇數控系統。在經濟能力許可的情況下, 盡量選用名牌產品。根據當前機床數控化改造的趨勢, 達到的性能要求及性價比, 多采用1 6位單片機系統。所以選擇M C S-9 6系列單片機中的8 0 9 8, 它具有高集成度、輸入輸出端口多, 可產生P W M信號, 系統時鐘可達到12MHz或16MHz, 抗干擾能力強、高性價比等優點。
系統的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現, 顯示器采用液晶顯示器顯示加工數據及機床狀態等信息。電機驅動采用美國專用芯片LM629及LMD18200PWM專用電路。微機控制系統部分采用M C S-96系列的8 0 9 8單片機, 鍵盤/顯示器的接口電路采用專用的8 2 7 9芯片, 接口芯片采用8255等。
3 結語
通過對C 6 1 5 0機床進行的機電一體化數控改造, 使原本由人手工操作加工, 變成由單片機系統自動控制, 由事先按工件加工要求進行編程后由數控機床自動完成整工件的加工。
使原本的機械機床功能增強, 操作性得到改善, 實現加工的自動化。提高了機床的加工精度, 避免由于人工造成的人為失誤與加工誤差。提高了機床的可靠性, 由于采用單片機控制, 并且對選用的零部件都進行了強度計算與校核, 對溜板及中拖板的越界采用了位置檢測與保護電路, 使工作更可靠。采用了滾珠絲杠螺母副及貼塑導軌, 使工作臺活動更靈活, 減少了傳動摩擦和降低了機械零部件的磨損。
摘要：改造了C6150車床的縱向與橫向進給機構, 采用了齒輪傳動及滾珠絲杠螺母副, 驅動執行元件采用了直流伺服電機, 電機驅動采用美國專用芯片LM629及LMD18200PWM專用電路。微機控制系統部分采用MCS-96系列的8098單片機, 鍵盤/顯示器的接口電路采用專用的8279芯片, 接口芯片采用8255等。整個系統實現了半閉環形式控制, 并具備有控制刀具以給定速率沿加工路徑運動的功能。
關鍵詞：數控機床,伺服系統,改裝設計
參考文獻
[1]高鐘毓.機電一體化系統設計[M].機械工業出版社, 2000.
[2]孫涵芳.Intel16位單片機[M].北京航空航天大學出版社, 2002.
數控機床改造范文第4篇
目前,我國中小企業的機床多數還是普通機床,存在加工精度不高、加工的范圍不大、工人勞動強度高等缺點,而采購新機床,特別是大批新數控機床投資大,不是一般企業能承受。因此,通過對普通機床數控化改造思路進行探討,找出普遍適用的數控化改造思路,有助于一般企業提高普通機床的數控化改造技術,加快企業技改和產品換代升級,具有較大的實用性。
2 機床數控化改造單元[1,2,3,4]
2.1 數控系統
數控系統是數控機床的中樞,它接受輸入裝置送來的脈沖信息,進行編譯、運算和邏輯處理后,輸出各種信息和指令,控制機床的各個部分,進行規定的有序動作。
2.2 進給伺服系統
在數控機床上通常按不同的要求選用反應式步進電動機、混合式步進電動機、直流伺服電動機或交流伺服電動機。
2.3 檢測元件
檢測元件檢測位移和速度的實際值,并向數控裝置或伺服裝置發送反饋信號,從而構成閉環控制。如光電編碼器、光柵尺等。
2.4 直線滾動導軌副
直線滾動導軌副可使機床的零部件(如床鞍)執行往復直線運動。
2.5 機械傳動部件
將伺服電動機的旋轉運動轉變為執行部件的直線運動或回轉運動等運動的部件。如電動刀架、滾珠絲桿副、齒輪傳動部件、數控回轉工作臺、數控分度工作臺等。
一臺新的數控機床,在設計上要達到:有高的靜動態剛度;運動副之間的摩擦系數小,傳動無間隙;功率大;便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求,還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求,才能獲得預期的改造目的。
(1)滑動導軌副
對數控車床來說,導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外,還要有良好的耐摩擦、磨損特性,并避免因摩擦阻力而致死區。同時要有足夠的剛度,以減少導軌變形對加工精度的影響,還要有合理的導軌防護和潤滑。
(2)齒輪副
一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度,數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動,因而改造時,機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求,以保證機床加工精度。
(3)滑動絲杠與滾珠絲杠
絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠,但應檢查原絲杠磨損情況,如螺距誤差、螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況下滑動絲杠應不低于6級,螺母間隙過大則需更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低,但難以滿足精度較高的零件加工。
滾珠絲杠摩擦損失小,效率高,其傳動效率可在90%以上;精度高,壽命長;啟動力矩和運動時力矩相接近,可以降低電機啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。
3 普通機床數控化改造思路及舉例[9～12]
3.1 普通機床進給機構數控化改造
3.1.1 普通車床數控化改造思路分析
普通車床在加工時,刀具的進給運動要么是手動進給(大拖板、中拖板、小拖板或尾座),要么是自動走刀,但只能是大拖板或中拖板當中的一軸,不能兩者同時自動走刀,刀架的轉動也是手動。如果將普通車床的X、Z兩軸分別加裝步進電機和滾珠絲桿,在數控系統的控制下,就能使X、Z兩軸聯動,于是就實現了自動進刀,如果加裝了電動刀架,那么刀架的轉動也由數控系統控制。
3.1.2 普通車床數控化改造參數
選用廣州數控設備廠生產的GSK980T數控系統、DA98交流伺服單元及4工位自動刀架對C6140車床X、Z兩軸進行數控改造;保留了原有的主軸系統和冷卻系統;改造的兩軸在機械上采用了滾珠絲桿及同步帶傳動機構。整個改造工作包括機械設計、電氣設計、機床大修及整機的安裝和調試。車床改造后,加工有效行程X/Z軸分別為390mm/730mm;最大速度X/Z軸分別為1200mm/min/3000mm/min;手動速度為400mm/min;手動快速為X/Z軸分別為1200/3000mm/min;機床最小移動單位為0.001mm。
3.1.3 普通機床進給機構數控化改造應用
(1)車床X、Z兩軸聯動,能使機床在端面、內孔或外圓上車削任何半徑的圓弧,不象普通車床只能加工直線,加工曲線需要靠模;
(2)車床改裝添置電動刀架后,能提高生產效率,比手工轉動刀架節約了時間,提高了加工精度;
(3)進給方式實現數控后,有利于提高加工性能,如在普通鉆床或攻絲機上改裝數控進刀后,能使進刀按“接觸工件時慢→加工時快→加工即將完成時慢”的方式進行,特別適合加工小孔或攻絲;
(4)車床改造時添置編碼器后,能使工件轉動與刀架在Z軸(或X軸)方向上按所需要的任何比例運動,改變了普通車床加工螺紋時螺距受掛輪的傳動比的限制。
3.2 普通機床工件轉動機構數控化改造
3.2.1 普通銑床數控化改造思路分析
普通銑床在加工時,經常利用分度頭將工件進行分度,由于是手工分度,效率低,精度低,易出錯。如果用數控分度頭代替普通分度頭,并對銑床進行X、Y兩軸(或X、Y、Z三軸)數控改造,就能實現自動進刀→自動退刀→自動分度→自動進刀,大大提高效率,減少手工操作。
3.2.2 普通銑床數控化改造參數
選用數控分度頭,用三坐標數控系統、步進驅動系統對X53銑床進行X、Y、Z三軸數控改造;保留了原有的主軸系統和冷卻系統;改造的三軸在機械上采用了滾軸絲桿及齒輪傳動機構。整個改造工作包括機械設計、電氣設計、機床大修,最后是整機的安裝和調試。銑床改造后,加工有效行程X/Y/Z軸分別為630mm/240mm/280mm;最大速度X/Y/Z軸分別為3000mm/min/1000mm/min/600mm/min;手動進給速度X/Y/Z軸分別為2000mm/min/800mm/min/500mm/min;最小移動單位為0.001mm。
3.2.3 普通機床工件轉動機構數控化改造應用
(1)銑床X、Y、Z中兩軸聯動,能使機床加工曲線或曲面;
(2)銑床改造時添置數控分度頭后,能提高生產效率,比手工分度節約了時間,提高了加工精度;
(3)進給方式實現數控后,有利于提高加工性能,如在銑加工時,能使進刀按“接觸工件時慢→加工時快→加工即將完成時慢”的方式進行,并能實現自動分度和自動銑削進給;
(4)銑床改造時添置編碼器后,能使工件轉動(即分度頭轉動)與床鞍在Y軸(或X軸)方向上運動按所需要的任何比例運動,銑削任何螺距的螺旋槽。
3.3 普通機床傳動鏈數控化改造
3.3.1 銑齒機數控化改造思路分析
奧利康銑齒機切齒加工時存在三個相關聯的連續旋轉運動:(1)銑刀盤旋轉切削運動;(2)工件(輪坯)的旋轉分齒運動;(3)機床搖臺相對于工件的展成運動。
由于搖臺轉動(即進給運動)使平面產形齒輪在銑刀盤旋轉切削運動的基礎上產生附加運動,這樣工件的旋轉分齒運動必須在原來運動的基礎上產生相應的附加運動(差動),通過這種滾切運動形成所需要的齒形。
當機床工作時,如果用編碼器來跟蹤機床中銑刀盤旋轉切削運動,那么銑刀盤旋轉切削運動、工件(輪坯)旋轉分齒運動和搖臺相對于工件的展成運動三者之間的關系與數控車床加工螺紋時相當,因此可以嘗試用車床數控系統對銑齒機進行數控化改造。
機床中銑刀盤旋轉切削運動、工作(輪坯)的旋轉分齒運動和搖臺相對于工作的展成運動三者之間的運動關系與螺紋切削相當,亦即數控銑齒機的切齒過程“就是”螺紋切削過程。
機床數控化改造原理示意圖如圖1所示。
機床數控化改造電氣部分略。
3.3.2 銑齒機數控化改造主要零部件參數
銑齒機數控化改造主要零部件參數如表1所示。
1.工件電機2.搖臺電機3.編碼器4.刀盤電機5.搖臺座6.搖臺7.刀盤8.工件9.工件箱回轉板
注:床位的移動方式不變
3.3.3 普通機床傳動鏈數控化改造應用
(1)車床改造時添置編碼器后,能使工件轉動與刀架在Z軸(或X軸)方向上按所需要的任何比例運動,原機床內部結構簡化,傳動鏈縮短,改變了普通車床加工螺紋時螺距受掛輪的傳動比的限制。
(2)數控化改造后的H1-003銑齒機,在加工直徑110mm的齒輪(甚至加工直徑達125mm的齒輪)時機床震動小,齒輪齒面粗糙度好、精度高,生產率高。
(3)滾齒機改造時添置編碼器后,能使滾刀轉動、工件轉動與進給運動實現聯動,原機床內部結構簡化,傳動鏈縮短,改變了普通滾齒機加工齒輪時受掛輪的傳動比的限制,提高了機床精度。
4 結束語
由于經改造的機床中進刀、刀架轉動、工件轉動、聯動、編碼器等方式均由數控系統控制,提高了機床的加工性能和加工效率。
由于采用數控化改造,使之較普通機床內部結構簡化,傳動鏈縮短,增強了剛性,擴大了加工范圍,提高了精度,降低了操作者的勞動強度,提高了生產率。
由于采用數控化改造,使之較普通機床內部結構簡化,傳動鏈縮短,使中小企業自行設計制造較高精度的專用機床成為可能。
數控機床改造范文第5篇
數控技術是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎。數控技術水平高低和數控設備的擁有量,是體現一個國家綜合國力水平、衡量工業現代化的重要標志之一。
1 舊數控機床再生改造的市場分析
1.1 國外市場
在美國、日本和德國等發達國家,它們的機床改造作為新的經濟增長行業,生意盎然,正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步,機床改造是個“永恒”的課題。在美國、日本、德國,用數控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場,已形成了機床和生產線數控改造的新的行業。在美國,機床改造業稱為機床再生(remanufacturing)業。從事再生業的著名公司有:Borsches工程公司、Ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本,機床改造業稱為機床改裝(retrofitting)業。從事改裝業的著名公司有:大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。
1.2 國內市場
我國從20世紀50年代末至現在已陸續制造了一批數控機床,70~80年代中期,又陸續引進了一批外國數控機床?，F在,這些機床已有相當一部分面臨機械精度下降、電氣控制元器件損壞,而且許多電氣元件由于已過時被淘汰,很難買到。因此,使部分機床經常處于半停產或全停產狀態。有的引進時只注意引進設備、儀器,忽視軟件、工藝、管理等,造成項目不完整,設備潛力不能發揮;有的甚至不能啟動運行,沒有發揮應有的作用;有的生產線的產品銷路很好,但是因為設備故障不能達產達標;有的因為能耗高、產品合格率低而造成虧損;有的已引進較長時間,需要進行技術更新。種種原因使有的設備不僅沒有創造財富,反而消耗著財富。這些不能使用的設備、生產線是個包袱,也是一批很大的存量資產,修好了就是財富。只要找出主要的技術難點,解決關鍵技術問題,就可以最小的投資盤活最大的存量資產,爭取到最大的經濟效益和社會效益。
在我國,一般說來,數控設備利用率不高,切削參數偏于保守。機械磨損不嚴重,有些數控系統和液壓系統尚在使用,從經濟和使用角度上分析再生改造非常必要,預計不久的將來,這個行業也會在國內市場上迅速發展。
2 舊數控機床再生改造的內容
舊數控機床再生改造主要內容有以下幾點:其一是恢復原功能,對原機床存在的故障部分進行診斷并恢復;其二是翻新,為提高精度、效率和自動化程度,對機械、電氣部分進行翻新,對機械部分重新裝配加工,恢復原精度;對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新;其三是技術更新或技術創新,為提高性能或檔次,或為了使用新工藝、新技術,在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新,較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
3 改造中的關鍵技術
3.1 正確估計現有機床的剩余價值
組成數控機床的各個部分的使用壽命相差很大。一些主要機械大件(如床身、立柱和主軸箱等)使用壽命可達10年以上;一些頻繁運動的驅動機械部件(如滾珠絲杠副)可保持運動精度的壽命約5年;一套數控系統的使用壽命可達10年,而易損電器元件(如行程開關)卻只有兩年。由于數控技術的迅速發展,一個標準型的數控系統在制造廠的生產,壽命為五六年。因此,在數控機床的使用后期要尋找已損壞元器件的外購件將是很困難的,甚至為此不得不放棄整個系統。所以在對舊數控機床進行改造時,必須仔細分析這臺機床哪些部分還可利用,哪些必須更新,甚至可以進行折價比較。一般要求可利用的剩余價值不應低于總價值的三分之一,因此改造后的機床綜合性能終究比一臺新機床差些。
上述原則還可以確定機床改造后要求達到的技術指標和改造后的規模水平。一般來說,舊數控機床中剩余價值較大的還在機械部分及配套附件,數控系統往往都需要更新。
3.2 數控系統的選擇
a) 選擇數控系統時應該注意以下幾方面的問題:1)在資金充足的情況下,盡量選用優質產品,因為此類數控系統零件篩選嚴格,制造工藝規范可靠,能很好地預防電氣元件的故障或提前失效引起的設備故障;2)應該注重數控功能的選擇,不應單純追求數控系統的高性能指標,這對實現較高的性能價格比非常重要;3)數控系統所具有的功能要與準備改造的數控機床所能達到的功能相匹配,盡量減少過剩的數控功能。這在一定程度上避免了由于數控系統復雜程度的增加而帶來故障率升高的隱患。
b) 數控系統的類型:目前,數控系統主要有三種類型,改造時,應根據具體情況進行選擇:
1) 步進電機拖動的開環系統:該系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數控系統送出的進給指令脈沖,經驅動電路控制和功率放大后,使步進電機轉動,通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執行部件。只要控制指令脈沖的數量、頻率以及通電順序,便可控制執行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端,故稱之為開環系統,該系統的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度,齒輪絲杠等傳動元件的節距精度,所以系統的位移精度較低。
該系統結構簡單,調試維修方便,工作可靠,成本低,易改裝成功。
2) 異步電動機或直流電機拖動,光柵測量反饋的閉環數控系統:該系統與開環系統的區別是:由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號,隨時與給定值進行比較,將兩者的差值放大和變換,驅動執行機構,以給定的速度向著消除偏差的方向運動,直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統復雜,成本也高,對環境室溫要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度,更快的速度,驅動功率更大的特性指標?？筛鶕a品技術要求,決定是否采用這種系統。
3) 交/直流伺服電機拖動,編碼器反饋的半閉環數控系統:半閉環系統檢測元件安裝在中間傳動件上,間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差,因此,它的精度比閉環系統的精度低,但是它的結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機做成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產數控系統的公司廠家比較多,國外著名的公司有德國SIEMENS公司、日本FANUC公司;國內公司有中國珠峰公司、北京航天機床數控系統集團公司、華中數控公司和沈陽高檔數控國家工程研究中心。選擇數控系統類型時主要是根據改造后數控機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。
4 再生改造中的系統工程實例
在機床改造時,要做全面配套改造的設想,絕不能搞局部改造。例如,一臺1972年進口的日本加工中心,經過十幾年的使用,現已無法購買到數控系統備件(原系統為FANUC-260A,早已淘汰),機床不得不停產。經綜合分析,如現在再買這樣的機床需要上百萬元,而這臺機床的機械部分和液壓系統及附件還保持完好,估計剩余價值在30萬元以上,需改造的部分是更新數控系統及相應有關部分,加上機械部分改動及精度恢復措施,調整費用估算在35萬元左右,因此可以認為這樣的再生改造是合適的。在改造方案的綜合設想中,從全面配套考慮提出下列改造內容:1)數控系統由FANUC-260A改為BESK-7CM;2)機床電氣柜改用PLC;3)改動機床電氣操作面板;4)變動機床電器走線;5)更換刀庫運行檢測元件(原元件已被淘汰);6)原進給伺服系統中電液脈沖馬達改用直流伺服電動機,機械連接也作相應改變;7)修復三個數控軸導軌和滾珠絲杠的精度;8)液壓系統作相應調整,去除多余的管路、泵;9)防護罩板作相應變動。
從上述例子可以看出,雖然舊數控機床只壞了數控系統,但經綜合考慮卻改動了9個部分。如不變動其他部分,勢必影響機床改造后的綜合效果。例如,原伺服系統中電液馬達工作壽命快到了,且也適應不了新的數控系統的高速運動要求(原系統速度為6m/min,新系統可達15m/min)?？傊?在改造方案中必須對機床各主要部件的工作壽命要綜合平衡,技術參數要相對匹配,改造后的整體外形要比較協調。
5 結語
一個最佳的技術改造方案在經濟上不見得是最合理的。每臺機床的改造都要根據用戶單位自身經濟能力確定投入的財力,從而也就確定了改造后能達到的水平。一般來說,有一個正確的技術改造方案,要以用戶單位自己的技術人員和機修人員為主,盡可能縮短改造周期,才有可能取得較好的經濟效果。
摘要：介紹了對舊數控機床進行再生改造的意義,說明了改造時必須采取的一些措施。
關鍵詞：數控機床,改造,技術途徑
參考文獻
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數控機床改造范文第6篇
1 行業背景
20世紀90年代隨著制造業的快速發展, 用數控技術提升金屬切削機床已經成為必然的趨勢, 制造業企業在大量裝備新數控機床的同時對普通機床進行數控化改造也成為另外一條重要的、經濟的設備性能提升的渠道?，F全國各重裝基地裝備有大量的金屬切削機床, 對普通機床進行數控化改造以提高其加工性能的成為各企業必然的選擇。在此大背景下, 機械企業率先開始了普通機床數控改造的嘗試, 經過20年的發展, 已經形成了一個規模較大的機床數控改造產業, 同時也需要培養出一大批掌握機床數控改造能力的工程技術人員。數控改造人才是當前社會迫切需要的人才。
2 原教學中存在的問題
機床數控改造是數控專業一門理實一體化教學課程。通過對教學環境分析, 主要體現在以下幾個方面。
(1) 教學內容多。要求機械、電氣、液壓、氣動等知識綜合運用。
它要求學習該課程應在具有較強的數控系統、電機驅動與伺服、機床運動等方面的基礎理論知識和一定的實踐動手能力后進行, 它是較強的一門必修專業課。
(2) 相關任課老師系統知識不足, 需要熟悉數控系統、電機驅動與伺服、機床運動等方面的理論知識。
(3) 許多學生對課程的地位和重要性認識不足。學習方法不靈活, 在學習中分析問題和解決問題的能力不足。
(4) 教師上課只能在模擬的實訓面板上進行演示。不能在真實的機床上進行具體的真實的工作任務, 因而學生無法在真實的數控機床上對電氣控制系統所控制設備的各項功能進行調試。
(5) 教學是面對一個班級幾十名的學生, 一到兩位教師是不能照看到每一位同學, 在實訓設備上也不能使每一個同學都有動手實踐機會。
以上列舉的是教學過程中所遇到的主要問題, 這些問題的存在極大程度上影響到了課程的教學效果, 我們必須正視它, 認真分析, 尋找出路和對策。
3 教學改革
3.1 加大師資隊伍建設, 增強教學隊伍
加強校企聯系, 加強產、學、研結合。分批次先后派任課教師到西門子、發那科、華中等數控公司、機床廠進行培訓, 派教師到數控改造公司、到企業參以重大改造項目中去。掌握了最新的技術和理念, 提高了教師的專業水平、教學水平, 同時也促進了本課程的建設。
3.2 增加實訓設備, 進行小班教學
首先, 為了確保教學質量, 讓學生能接觸到真實的數控機床。學院花了大量的資金購置了28臺數控實訓設備, 做到在實訓期間, 確保兩到三人有一臺實訓設備。讓同學們在真實的機床上進行操作。
其次, 在教學過程中采用小班教學。由于實訓設備較多, 又涉及到各種主流系統。因此在教學過程中, 由每一位教師照看兩到三臺設備, 而每一臺設備又只有兩到三個同學。這樣就能使學生充分接觸到數控機床, 在整個實訓過程中, 使感性認識和理性認識得到統一與強化, 學生才于敢于動手。只有敢于動手, 才能深入理解機械、電氣、液壓、氣動等知識綜合運用。
3.3 加強課程設計, 更新課程設計理念
本課程是技術應用性課程, 其核心通過本課程的學習使學生達到使學生初步具備把一臺普通機床改造為數控的能力, 其中不僅有專業技術知識和技能還包括工作方法、團隊協作等綜合能力要求, 因此課程設計必須要實現這兩方面培養的融合。
(1) 按照項目驅動、完成任務的設計思想, 依據學生就業崗位職業行動能力, 將專業技能培養和綜合能力培養融合與一個具體的工作項目中, 讓學生完成一項工作而不是只是專業知識和技能的培養, 讓學生在學校里就可以接受到“職業化”的培訓, 并著重強調學員知識能力、學習能力、專業能力和社會能力的提升, 實現高素質“社會人”和高技能“職業人”的統一。
(2) 將本課程的教學設計成一個實際的生產過程, 按企業的生產模式安排教學過程, 學生作為這一過程的主題體, 教師在其中扮演師傅、車間現場技術指導等角色。教學過程引入企業化的管理制度和管理方法。
(3) 本課程全面采用“理實一體化”、“企業車間管理”教學模式, 采用多種教學手段, 運用多種教學方法, 參照“人才培養質量要求”, 由專兼教師共同制定課程質量標準和課程考核評價標準, 全面提高教學質量。
3.4 精心設計教學內容, 提出教學要求
真正要達到機床數控改造的熟練掌握和靈活應用需要較長時間的學習和實踐, 除了實訓教學外, 還需要學生在課后及今后的工作崗位上不斷鉆研進取。為此, 通過精心選擇和設計教學內容, 使學生在有限的課時內, 接觸和掌握本門課程深入學習和應用的必備基礎。針對此門課程, 我們進行如下教學內容安排, 同時提出了相應的教學要求。
(1) 機床數控化改造基本概念。
要了解數控改造的行業現狀, 熟悉數控化改造對機床性能的提升, 機床數控化改造的工作流程及每個步驟的技術要點。
(2) 改造方案設計。
收集并分析被改造機床信息, 包括型號規格及技術參數, 能正確理解用戶改造要求。熟悉常用數控系統 (西門子、發那科、華中、廣數) 的型號規格和性能指標。能選用機床進給伺服驅動系統部件, 根據扭矩、速度等參數結合負載特點選擇伺服電機, 并選配驅動器。選用主軸進給系統部件, 熟悉數控機床常用主軸驅動方式的特點及應用場合。能選擇檢測裝置, 熟悉編碼器、光柵尺的類型、性能參數, 能正確選用。
(3) 機械改造。
熟悉機械改造的主要內容和改造方法。熟悉進給傳動系統、主軸傳動系統改造。熟悉滾珠絲杠主要性能指標、滾珠絲杠安裝、調整方法, 掌握滾珠絲杠安裝后的檢測項目和操作方法。
(4) 控制電路設計。
能正確選用低壓電器元件及導線, 根據電路參數合理選用低壓電器元件。正確設計數控系統接口電路, 掌握數控系統的接口信號類型和連接方法, 熟練查閱系統連接說明書。掌握常用伺服系統連接方法, 伺服電機與伺服驅動器的連接方法、驅動器與數控系統連接方法、常用變頻器的連接方法。掌握常用傳感器的連接方法, 編碼器、光柵尺的接口類型及連接方法。
(5) 控制線路安裝。
了解相關國家標準和工藝規范。能夠采用合理的抗干擾措施, 掌握屏蔽、隔離、濾波、等方法對干擾信號的抑制作用, 能夠根據具體其功能框合理的采用以上抗干擾措施。能按工藝規范安裝電氣元件, 合理布置元件, 使之能充分散熱并減小相互之間的干擾, 正確處理線頭, 正確使用線常用線鼻子, 航空插件等常用接插件的焊接方法, 正確連接電纜屏蔽線。
(6) 機電聯調。
熟悉通電調試的操作步驟。掌握通電前檢查的內容和操作方法, 能采取必要的安全防范措施。編寫、調試機床PLC程序, 掌握西門子802系列, FANUC OI系列數控系統的PLC編程, PLC編程軟件的使用, 程序的備份和上傳和下載操作。能在線調試PLC程序, 通過PLC相關界面察看數據和狀態。掌握機床參數設置方法, 讀懂系統參數說明書, 熟悉常用參數的含義。能設置常用系統參數, 熟悉影響伺服系統性能的常用參數的含義。能讀懂伺服參數說明書, 掌握常用伺服系統參數設置和保存方法。功能檢查, 手動、自動、手輪、MDI等操作方式的操作方法。運動功能檢查, 包括加工功能檢查及排除機床存在的故障。
(7) 精度檢驗及補償。
掌握數控機床定位精度、重復定位精度的基本概念及對加工的影響, 反向間隙、螺距誤差以及反向間隙補償、螺距誤差補償的基本概念。反向間隙、螺距誤差的測量和補償方法, 反向間隙、螺距誤差的測量理論知識。熟悉機床精度檢驗的相關國家標準, 反向間隙和螺距誤差的測量及相關計算, 能根據測量數據, 結合具體的數控系統進行誤差補償。掌握測量工具和儀器的使用方法, 掌握步距規的使用方法, 了解激光干涉儀的使用方法。
(8) 數據備份和恢復。
掌握數據備份的操作方法。系統參數的備份方法, PLC程序備份方法, 用戶數據及加工程序備份方法, 參數恢復的操作方法。
(9) 設備驗收。
能正確編寫數控機床相關技術文件。能編寫機床電氣說明書, 機床故障維修說明書。技術資料整理, 握機床出廠應具備的文檔資料。
3.5 改變學生學習方法, 正確引導學生
通過本課程的理實一體化教學, 使學生充分認識到本門課程的地位和重要性提高學習的自覺性。每一部份的教學內容考核, 都以解決實際問題為中心, 使每一部份的教學內容考核都必須要達到上述要求。在實訓教學過程中, 著重培養學生分析問題、解決問題的能力, 讓學生思考、查閱資料并親自動手解決實訓中的問題。
4 結語
通過對本課程的學習, 同學們深刻地感受到理論與實踐相結合的重要性, 懂得理論來源于實踐還要指導實踐。教學方法改革之后, 學生的思路開闊, 知識融匯貫通, 理論與實踐的能力提高, 動手能力、分析問題和解決問題的能力極大提高。學生走上工作崗位之后, 在工作中具有較強的適應能力, 從而深受用人單位的歡迎。
摘要：本文闡述了以培養學生的應用技能為目標, 通過對高職《機床數控改造》課程的實訓教學進行了一些改革探索與實戰, 并取得了較好的效果。
關鍵詞：機床數控改造,教學改革,實踐教學
參考文獻
[1] 余英良.機床數控改造設計與實例[M].北京:機械工業出版社, 2002 (第1版) .