普通車床數(shù)控化改造.doc

普通車床數(shù)控化改造 摘要：這次設計主要是將一臺普通車床進行經(jīng)濟型數(shù)控改造設計設計改造后的經(jīng)濟型數(shù)控機床具有定位、直線插補、順逆圓弧插補、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能且加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠零件加工的適應性強自動化程度高 關(guān)鍵詞：車床;數(shù)控;改造 一、引言 計算機技術(shù)與車床制造業(yè)的高速發(fā)展特別是面向柔性制造技術(shù)的出現(xiàn)使得數(shù)控車床得到了迅速普及這次設計主要是將一臺普通車床進行經(jīng)濟型數(shù)控改造設計由于定位精度高所以縱、橫向?qū)к壘捎觅N塑導軌傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠同時為提高傳動剛度和消除間隙對絲杠進行預拉伸傳動齒輪采用雙片錯齒消隙齒輪驅(qū)動元件采用步進電機為了保證加工螺紋時主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀架移動一個被加工導程主軸用脈沖發(fā)生器通過波紋管聯(lián)接并將縱向和橫向進給系統(tǒng)用單片機控制是其成為一個能獨立運動的開環(huán)進給伺服系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)采用MCS51系列的8031單片機擴展系統(tǒng)控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器I/O接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路組成系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)顯示器采用數(shù)碼管以顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息為了達到機床要求的脈沖當量傳動系統(tǒng)采用步進電機齒輪減速后帶動絲杠 二、數(shù)控改造的優(yōu)點和意義 數(shù)控機床是實現(xiàn)柔性制造、計算機系統(tǒng)、敏捷制造等先進制造技術(shù)的重要基礎裝備它關(guān)系到一個國家發(fā)展的戰(zhàn)略地位數(shù)控系統(tǒng)可分為開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)等幾種形式開環(huán)具有穩(wěn)定性好、環(huán)境是適應性強、造價底等特點;閉環(huán)定位精度和重復定位精度高但造價高;而半閉環(huán)既有高檔全閉環(huán)機床的加工精度又有開環(huán)機床的穩(wěn)定性和環(huán)境適應性適合復雜零件的加工隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展數(shù)控技術(shù)的應用范圍日益擴大數(shù)控機床及其系統(tǒng)已成為機械制造業(yè)中不可缺少的組成部分 我國在普及應用數(shù)控技術(shù)方面近幾年來取得了很大的進展從計算機數(shù)控(CNC)發(fā)展到直接數(shù)控(DNC)并能獨立設計和制造機械加工中心及柔性制造系統(tǒng)(FMS)但鑒于我國機床擁有量大、工業(yè)規(guī)模小的特點突出的任務是用較少的資金迅速改變機械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌使之盡可能地提高自動化程度保證加工質(zhì)量減輕勞動強度提高經(jīng)濟效益而實現(xiàn)這一任務的有效的基本途徑就是普及應用經(jīng)濟型數(shù)控機床并對原有機床進行數(shù)控改造利用經(jīng)濟型數(shù)控技術(shù)改造普通車床加工零件的精度高尺寸一致性好而且改造方便成本低 數(shù)控改造一般是指對普通機床某些部位做一定的改造配上數(shù)控裝置從而使機床具有數(shù)控加工的能力其改造的目的有以下幾點： 1.從提高資本效率出發(fā)改造閑置舊設備 2.為了提高生產(chǎn)效率進行數(shù)控改造 3.為了適應多品種、小批量零件生產(chǎn)而進行數(shù)控改造 4.為了使技術(shù)等級較底的工人也能加工出高質(zhì)量的產(chǎn)品零件和提高生產(chǎn)效率而進行數(shù)控改造 5.為了減小整個設備投資計劃而進行數(shù)控改造 三、數(shù)控改造中主要機械部件改裝 一臺新的數(shù)控機床在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度;運動副之間的摩擦因素小傳動無間隙;便于操作和維修機床數(shù)控改造時應盡量達到上述要求應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求這樣才能獲得預期的改造目的不能認為將數(shù)控裝置與普通機床聯(lián)接在一起就達到了數(shù)控機床的要求 1.滑動導軌副對數(shù)控車床來說導軌除了具有普通車床的導向精度和工藝外還要有良好的耐摩擦、耐磨損性能并能減少因摩擦阻力而致的死區(qū)同時要有足夠的剛度以減少導軌變形對加工精度的影響要有合理的導軌防護和潤滑裝置 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(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高在結(jié)構(gòu)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(shù)控機床的要求以保證加工精度 3.滑動絲杠與滾珠絲杠絲杠傳動直接關(guān)系到傳動精度絲杠的選用主要取決于加工工件的精度要求和拖動轉(zhuǎn)矩要求被加工工件精度不高時可采用滑動絲杠但應檢查原絲杠磨損的情況如螺距誤差及螺距累計誤差以及相匹配螺母間隙一般情況下滑動絲杠應不低于6級螺母間隙過大時則要更換螺母滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較底但采用滑動絲杠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動機啟動力矩因此可滿足較高精度零件的加工要求 4.安全防護普通機床改造必須以安全為前提改造中根據(jù)實際情況采用相應的防護措施如滾珠絲杠副是精密元件工作時要嚴防灰塵特別是切屑及硬砂粒進入滾道在縱向絲杠上也加上整體鐵板防護罩在拖板與滑動導軌接觸的兩端面要密封好絕對防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進入滑動面而損傷導軌 四、數(shù)控改造機械傳動系統(tǒng)的要求 對現(xiàn)有的普通車床進行改造主要應解決的問題是：如何將機械傳動的進給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位進給改造成由數(shù)控系統(tǒng)控制的刀架自動轉(zhuǎn)位以及自動進給的自動加工車床即經(jīng)濟型數(shù)控車床經(jīng)濟型數(shù)控車床主要依靠兩方面來保證和提高加工零件的精度：一是系統(tǒng)的控制精度;二是機床本身的機械傳動精度數(shù)控車床的進給傳動系統(tǒng)由于必須對車床進給的位移和速度同時實現(xiàn)自動控制所以數(shù)控車床與普通臥式車床相比應具有更好的精度以保證機械傳動系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性 數(shù)控改造對機械傳動系統(tǒng)的要求為： 1.盡量采用底摩擦的傳動副如滾動導軌和滾珠絲杠螺母副以減小摩擦力 2.盡量縮短傳動鏈以及用預緊的辦法提高傳動系統(tǒng)的剛度 3.盡量滿足底振動和高可靠性方面的要求為此應選擇精度高運動平穩(wěn)效率高以及傳遞扭矩大的傳動元件 4.盡量消除傳動間隙以減小反向行程誤差如采用消除間隙的聯(lián)軸器和消除傳動齒輪間隙的機構(gòu)等 從應用的方面考慮結(jié)合目前國內(nèi)大多數(shù)工礦企業(yè)的現(xiàn)狀普通臥式車床改造可以采用更換滾珠絲杠來替換原機床上的T形絲杠也可以對原有車床上的T形絲杠加以修復但此時必須相應修配與此相配合的螺母盡量減小其間隙提高其配合精度 普通機床的數(shù)控化改造事業(yè)方興未艾在我國目前形勢下將大批故障機床尤其是一大批進口的數(shù)控機床、精密機床和二手機床進行改造、升級以較小的投入盡快使這些設備在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮效能、創(chuàng)造效益的確是許多企業(yè)的一項不可忽視的問題 五、總結(jié) 數(shù)控機床作為機電一體化的典型產(chǎn)品在機械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作很好地解決了現(xiàn)代機械制造中復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量大幅度地提高生產(chǎn)效率但因數(shù)控機床價格較貴一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足我國作為機床大國對普通機床數(shù)控化改造不但提高了機床的加工精度擴大了機床的使用范圍提高了生產(chǎn)率而且降低了工人的勞動強度縮短了新產(chǎn)品的試制周期和生產(chǎn)周期減少對工夾具的投資和數(shù)量而且適合我國的國情