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文檔簡介

1、第九講 機床的數(shù)控技術改造,沈陽理工大學應用技術學院 劉文波,數(shù)控機床,一、數(shù)控機床改造的必要性,數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性,而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。1.1 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力,可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量,因此可以復合成復雜的曲線或曲面。1.2 可以實現(xiàn)加工的自動化,而且是柔性自動化,從而效率可比傳統(tǒng)機床提高37倍。由于計算機有記憶和存儲能力,可以將輸入的程序記住和存儲下來,然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行,從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序,就可實現(xiàn)另一工件加工的自動

2、化,從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化,故被稱為實現(xiàn)了柔性自動化。1.3 加工零件的精度高,尺寸分散度小,使裝配容易,不再需要修配。1.4 可實現(xiàn)多工序的集中,減少零件 在機床間的頻繁搬運。1.5 由以上五條派生的好處。如:降低了工人的勞動強度,節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床),減少了工裝,縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對市場需求作出快速反應等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的,是一個極為重大的突破。此外,機床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。,二、數(shù)控化

3、改造的內容,2.1 恢復原功能,對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復; 2.2 CNC化,在普通機床上加數(shù)顯裝置,或加數(shù)控系統(tǒng),改造成NC機床、CNC機床; 2.3 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(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新; 2.4 技術更新或技術創(chuàng)新,為提高性能或檔次,或為了使用新工藝、新技術,在原有基礎上較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。,三、數(shù)控化改造的特點,3.1減少投資額、交貨期短同購置新機床相比,一般可以節(jié)省6080的費用,改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造,

4、只花新機床購置費用的1/3,交貨期短。但有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢,往往改造成本提高23倍,與購置新機床相比,只能節(jié)省投資50左右。 3.2機械性能穩(wěn)定可靠,結構受限所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件,而不是那種焊接構件,改造后的機床性能高、質量好,可以作為新設備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結構的限制,不宜做突破性的改造。 3.3熟悉了解設備、便于操作維修購買新設備時,不了解新設備是否能滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計算出機床的加工能力;另外,由于多年使用,操作者對機床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓時間短,見效快。改造

5、的機床一安裝好,就可以實現(xiàn)全負荷運轉。 3.4可充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。 3.5可以采用最新的控制技術可根據(jù)技術革新的發(fā)展速度,及時地提高生產(chǎn)設備的自動化水平和效率,提高設備質量和檔次,將舊機床改成當今水平的機床。,四、數(shù)控系統(tǒng)的選擇,數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型,改造時,應根據(jù)具體情況進行選擇。 4.1、步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)(滿足大部分機床的改造需要,價格便宜。)該系統(tǒng)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(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖,經(jīng)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(zhí)行部件。只要控

6、制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序,便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng),該系統(tǒng)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(jié)距精度,所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結構簡單,調試維修方便,工作可靠,成本低,易改裝成功。 4.2、異步電動機或直流電機拖動,光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 4.3、交/直流伺服電機拖動,編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)當前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多,國外著名公司的如SIEMENS公司、FANUC公司;國內著名公司如仁和公司(經(jīng)濟實用型)和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心等。選擇數(shù)控系

7、統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。,五、數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討,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;運動副之間的摩擦系數(shù)小,傳動無間隙;功率大;便于操作和維修。機床數(shù)控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)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。 5.1、滑動導軌副 對數(shù)控車床來說,導軌除導向精度和工藝性外,還要有良好的耐摩擦、磨損特性,并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度,并要有合理的導軌防護和潤滑 5.2、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。,五、數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討,5.3、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。一般情況滑動絲杠應不低于6級,螺母間隙過大則更換螺母。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。 5.4、安全防護 高效必須以安

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