機(jī)床數(shù)控改造探討

發(fā)布于：02-11

我國(guó)作為機(jī)床大國(guó)，為了提高機(jī)床的數(shù)控化率，對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造不失為一種良策。一些發(fā)達(dá)國(guó)家如德國(guó)、美國(guó)、日本等就非常重視對(duì)舊機(jī)床的改造，而且已形成了一個(gè)完善的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的改造體系。由于技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造已成為一個(gè)永恒的課題。我國(guó)應(yīng)在這方面加大宣傳力度，走出一條適合我國(guó)國(guó)情的機(jī)床的數(shù)控改造之路。 ?一、機(jī)床數(shù)控改造的意義 ?1．節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可節(jié)省60%~80％的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)，也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60％的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。 ?2．性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。 ?3．提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后，即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3~7倍。對(duì)復(fù)雜零件而言，難度越高，功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用，而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 ?二、機(jī)床數(shù)控改造的方案 ?1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的選擇 ?數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床的核心，在選擇時(shí)，要對(duì)其性能、經(jīng)濟(jì)性及維修服務(wù)等進(jìn)行綜合考慮，五金機(jī)械模具網(wǎng)金機(jī)通提示盡量選用名牌產(chǎn)品。根據(jù)被改機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能及被加工零件的精度來(lái)選擇數(shù)控系統(tǒng)。既要功能相匹配，又要盡量減少過(guò)剩的數(shù)控功能。這樣一方面可避免資金浪費(fèi)，另一方面也可避免因數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜而增加的故障率。 ?目前數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型：步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)；異步電機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)；交／直流伺服電機(jī)拖動(dòng)編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其中步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)，其伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。該系統(tǒng)位移精度較低，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試維修方便、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、成本低、抗干擾性能強(qiáng)、對(duì)環(huán)境室溫要求不高，易改裝成功。適用于精度要求一般的中小型機(jī)床的改造，也是目前數(shù)控改造中應(yīng)用最為廣泛的一種。金機(jī)通提示，異步電機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)控制精度高，但在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，工作量大，成本也高，調(diào)試?yán)щy，一般不采用。交／直流伺服電機(jī)拖動(dòng)編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，其精度介于前二者之間，結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，適用于控制精度要求較高的大、中型機(jī)床的改造。 ?2．機(jī)械部分改造 ?機(jī)床數(shù)控改造后應(yīng)達(dá)到較高的靜動(dòng)態(tài)剛度，為此要求運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小、傳動(dòng)無(wú)間隙、功率大，并且便于操作和維修等。 ?對(duì)數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌除應(yīng)具有原精度外，還要有良好的耐摩性和小的摩擦阻力。目前多使用在原導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶，能防爬，并具有自潤(rùn)滑性，可提高導(dǎo)軌壽命，工作量小、周期短、費(fèi)用低。 ?傳動(dòng)鏈的精度受傳動(dòng)絲杠和齒輪副的影響?；瑒?dòng)絲杠價(jià)格低，但難以滿足精度要求較高的零件加工；金機(jī)通提示，當(dāng)滾珠絲杠摩擦損失小，傳動(dòng)效率可在90％以上，傳動(dòng)靈敏、精度高、壽命長(zhǎng)，且可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩，可滿足較高精度零件的加工要求。 ?為保證傳動(dòng)精度，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高，要達(dá)到無(wú)隙傳動(dòng)。金機(jī)通提示，消除齒輪副的傳動(dòng)間隙有柔性調(diào)整法和剛性調(diào)整法兩種。柔性調(diào)整法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低；剛性調(diào)整法傳動(dòng)剛度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 ?三、機(jī)床數(shù)控改造實(shí)例分析 ?現(xiàn)以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床為例說(shuō)明改造要點(diǎn)。 ?1．選擇數(shù)字控制系統(tǒng)。進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)有日本Fanue、德國(guó)Siemens、美國(guó)MCS-8051系統(tǒng)等。國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)主要有華中數(shù)控、廣州數(shù)控系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)均有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、車公／英制螺紋、刀具補(bǔ)償、間隙補(bǔ)償、刀具自動(dòng)轉(zhuǎn)位等功能，性能穩(wěn)定，價(jià)錢適中，操作面板簡(jiǎn)單直觀，有啟動(dòng)鍵、暫停鍵、單段／連續(xù)開關(guān)、連續(xù)進(jìn)給鍵、急停鍵、鍵盤、顯示屏等。不但控制弱電，而且對(duì)主軸變速、刀架轉(zhuǎn)位、主軸啟停與換向及其他一些輔助性動(dòng)作也能通過(guò)指令控制。 ?2．滾珠絲杠副改造。為了實(shí)現(xiàn)絲杠無(wú)隙傳動(dòng)，應(yīng)將原機(jī)床的滑動(dòng)絲杠改換成滾珠絲杠副。此項(xiàng)不屬必改項(xiàng)，如對(duì)機(jī)床精度要求不高時(shí)，可以通過(guò)預(yù)緊原螺母的方法消除傳動(dòng)間隙。 ?3．步進(jìn)電機(jī)選用。金機(jī)通提示，車床在進(jìn)給傳動(dòng)部分改造時(shí)要拆除機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，代之以步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪或同步帶、減速驅(qū)動(dòng)絲杠，帶動(dòng)刀架移動(dòng)?？v向步進(jìn)電機(jī)固定在床身上，橫向步進(jìn)電機(jī)固定在床鞍上。如步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩足夠大及結(jié)構(gòu)許可的情況下，也可以不用減速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)直接與滾動(dòng)絲杠相連。 ?4．自動(dòng)刀架安裝。將原車床的刀架換成自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。臥式車床自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架最常見的型式是螺旋型四轉(zhuǎn)位刀架，拆除小拖板后將刀架調(diào)整好高度安裝在中拖板上，由數(shù)控系統(tǒng)直接控制，效率高，工藝性能可靠。 ?5．安裝光電編碼器。加工螺紋時(shí)為了保證步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給與主軸的旋轉(zhuǎn)相配合，切削出固定螺距、固定起點(diǎn)、多頭螺紋等量分度的螺紋，通常在主軸尾部安裝增量式光電編碼器。金機(jī)通提示，切制螺紋時(shí)，編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，同時(shí)發(fā)出與主軸轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，控制刀架縱向移動(dòng)。 ?6．導(dǎo)軌改造。為防進(jìn)給部件爬行，影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度，可采用兩種方法，一種是將原導(dǎo)軌貼軟帶；另一種是改為滾動(dòng)導(dǎo)軌。當(dāng)機(jī)床精度要求不高時(shí)，一般不做導(dǎo)軌改造。 ?7．主軸變速機(jī)構(gòu)。主軸變速改造一般采用交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，由CNC控制變頻器、變頻器驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)級(jí)變速。在自動(dòng)化程度要求不高的情況下，機(jī)床主軸變速部分可不做改動(dòng)，這樣可大大降低改造成本。



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