数控立式车床范文（精选11篇）
数控立式车床 第1篇
随着工业生产活动的产业化, 人们越来越要求工件的互换性。为了保证工件的互换性较好, 必然要求工件有好的加工精度, 这样数控机床就成为保证加工精度的重要设备。数控机床具有高度自动化, 可以避免手工操控所产生的误差。由于较复杂的工件可能需要相对较多的加工步骤, 如果每个步骤都停车换刀, 再重新对刀、找正工件, 肯定会使生产节拍加长, 降低生产率。数控车床的加工时间主要由上活、找正、车削、卸活几个工序组成, 重复上活、找正两个工序会造成大量的时间浪费, 增加加工成本, 降低生产率。为了解决这个问题, 就要为数控机床增加刀库, 使其能在不停车的情况下, 自动换不同工序的刀。
1 立式车床加刀库的作用
由于提前对每把刀的刀尖都设定有刀具补偿, 所以换刀后不用再重新对刀、找正。可以实现一次装卡过程中, 对多个工序的连续加工。能够大大提高生产效率, 也使人工操作的不确定因素达到最小, 提高工件的成品率。对于数控立式车床的刀库系统, 更换预先装有车刀的刀夹是一种较简单的换刀方式。
2 刀库的工作原理
具体原理如图1所示:将车刀预先安装在刀夹11上, 再将刀夹依次按放在刀夹架5的径向位置上, 需要换刀的时候, 数控系统发出指令, 驱动伺服电机1, 通过消隙齿轮3带动大齿圈4转动相应的角度, 使对应的刀具旋转到换刀位置, 这时垂直刀架进入换刀位置, 取走刀夹, 回到工件位置继续加工下一个工序。
3 刀库结构特点
1.伺服电机;2.联轴器;3.消隙齿轮;4.大齿圈;5.刀夹架;6.轴承;7.压盖;8.限位检测;9.刀柄;10.防护罩;11.刀夹
这个过程中, 必需要求刀夹架径向上的多个刀夹相对于垂直刀架的位置一致, 否则就会发生换刀故障。所以要有一个检测刀夹位置的开关8, 这样每个刀夹在进入换刀位置时的位置就可以反馈至数控系统, 保证换刀的准确无误。如果刀库始终向一个方向旋转, 固然能找到所需的刀具号, 但有时可能造成时间的浪费, 所以伺服电机必需要有反转功能。但齿轮传动具有反向间隙, 为了消除反向间隙, 齿轮3就要采用特殊的结构, 即齿轮3为两个可以拆分的齿轮, 其中一个齿轮在正转传动时保证零间隙, 另一个齿轮在反转传动时保证零间隙, 两个齿轮找好间隙后用销钉固定在一起作为消除反向间隙的齿轮。为了保证刀库主轴的旋转精度, 在主轴上选用调心滚子轴承6, 由于其外圈滚道的圆弧中心与轴承中心一致, 具有调心性能, 因此可自动调整因主轴或外壳的挠曲或不同心引起的轴心不正。
4 立式车床取刀部分工作原理及结构特点
垂直刀架结构如图2所示, 在垂直刀架的滑枕A中安装有国际标准的自动拉刀机械手B, 通过电气控制换向阀使液压缸换向, 带动机械手B张开及夹紧。由于只靠机械手夹紧力来定位刀夹的刚性不好, 故在刀夹的径向方向应设有四个圆柱型销C, 也由油缸带动夹紧及放松, 实现对刀夹的轴向定位。垂直刀架的轴向设有基准孔D, 与刀夹顶端的圆柱体E配合, 实现对刀夹的径向定位。
A.滑枕B.拉刀爪C.圆柱销D.滑枕止口E.刀夹圆柱台
5 刀库换刀过程
换刀时, 垂直刀架移至换刀位, 解发电气限位开关, 电气控制开始:刀库旋转至预定工位, 垂直刀架向+Z方向进给至预定位置, 使刀夹靠近被夹紧位置, 机械手夹紧, 径向圆柱销夹紧, 完成刀夹的取出, 垂直刀架向-Z方向进给至参考点, 完成换刀整个过程。
6 刀库存在的问题及解决办法
由于数控立式车床工作环境相对较恶劣, 每道工序的加工过程中, 会产生很多从工件上切削下来的碎屑。如果不及时清理, 在将刀夹放入刀库的时候, 容易使碎屑粘附在刀夹盘上, 使刀夹放入不到位, 在下次到该工件取刀夹的时候, 滑枕与刀夹间形成负间隙, 导致刀夹不能正确定位, 或将刀夹盘撞裂, 使整个刀库系统失效。针对这个问题, 在刀库系统上应引入气源, 当垂直刀架进入换刀位置后, 不马上进入换刀动作, 电气控制延时3秒钟, 打开气源, 对刀夹盘吹压力气体, 将刀夹盘上粘附的碎屑清除干净, 再进行换刀工作。经过实验验证, 通过引入气源吹气的方法, 可有效解决上述问题。
7 刀库的故障及检修方法
刀库结构较复杂, 且在工作中又频繁运动, 所以故障率较高, 目前机床上有50%以上的故障都与之有关。如运动故障, 定位误差过大等。这些故障最后都造成换刀动作卡位, 整机停止工作。因此刀库的维护十分重要。
7.1 刀库的故障及检修
刀库的主要故障为刀库不能转动或转动不到位。刀库不能转动的原因可能有:1) 联接电机轴的联轴器松动;2) 变频器故障, 应检查变频器的输入、输出电压是否正常;3) PLC无控制输出, 可能是接口板中的继电器失效;4) 机械连接过紧;5) 电网电压过低。
刀库转不到位的原因可能有:电动机转动故障, 传动机构误差。
7.2 换刀机械手故障及检修
1) 刀具夹不紧掉刀原因可能是卡紧爪弹簧压力过小;或弹簧后面的螺母松动;或刀具超重;或机械手卡紧锁不起作用等;2) 刀具夹紧后松不开原因可能是松锁的弹簧压合过紧, 卡爪缩不回:应调松螺母, 使最大载荷不超过额定数值;3) 刀具交换时掉刀换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移, 机械手抓刀时没有到位, 就开始拔刀, 都会导致换刀时掉刀。这时应重新移动主轴箱, 使其回到换刀点位置, 重新设定换刀点。
8 刀库及换刀机械手的维护要点
1) 严禁把超重、超长的刀具装入刀库, 防止在机换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞;2) 选刀时要注意所换刀具是否与所需刀具一致, 防止换错刀具导致事故发生;3) 用手动方式往刀库上装刀时, 要确保装到位, 装牢靠, 并检查刀座上的锁紧装置是否可靠;4) 经常检查刀库的回零位置是否正确, 检查机床主轴回换刀点位置是否到位, 发现问题要及时调整, 否则不能完成换刀动作;5) 要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁;6) 开机时, 应先使刀库空运行, 检查各部分工作是否正常, 特别是行程开关和电磁阀能否正常动作, 发现不正常时应及时处理。
9 结论
经过实践证明, 立车增加刀库可大幅度缩短加工时间, 提高劳动生产率。对实现工业自动化意义重大, 有必要在立车上普及应用。
参考文献
[1]加工中心应用与维修编委会.加工中心应用与维修.北京:工业出版社, 1992.
[2]夏田主编.数控加工中心设计[M].化学工业出版社, 2006.
[3]周建东.加工中心盘式刀库的设计[J].组合机床与自动化加工技术, 2007.
数控车床车床操作规范 第2篇
1．目的：
规范安全操作，防患于未然，杜绝安全隐患以达到安全生产并保证加工质量。
2．范围：
适用于本公司车床所有操作者。
3．作业内容及要求：
3．1．操作人员必须了解本机的性能及安全操作守则，佩戴防护眼镜，严禁带手套操作车床，学徒应在师傅带领下操作。
3.2.开机前检查机床各手柄位置及传动部位是否合理，是否无异常。
3.3.车头箱手柄挂到最低档，开机运行3分钟。如有异常则立即停止操作，通知有关人员进
行维修。
5.规范内容及工艺守则：
5.1.车刀的装夹
5.1.1.车刀刀杆伸出刀架部分不宜过长，一般长度不应超过刀杆高度的1.5倍（车孔、槽除
外）。
5.1.2.车刀刀杆中心线应与走刀方向垂直或平行。
5.1.3.刀尖高度的调整。
① 在下列情况下，刀尖一般应与工件中心线等高；车端面，车园锥面，车螺纹，成型车削，切断实心工件。
② 在下列情况下，刀尖一般应与工件中心线稍高或等高：粗车一般外园，精车内孔。③ 在下列情况下，刀尖一般应与工件中心线稍低：粗车孔，切断空心工件。
5.1.4.螺纹车刀刀尖的平分线应与工件中心线垂直。
5.1.5.装夹车刀时，刀杆下面的垫片要少而平，压紧车刀的螺钉要拧紧。
5.2.工件的装夹
5.2.1.用三爪自定心卡盘装夹工件进行粗车或精车时，若工件直径小30mm，其悬伸长度应
不大于直径的3倍。
5.2.2.用四爪单动卡盘、花盘、弯板等装夹不规则偏重工件时，必须加配重。
数控立式车床 第3篇
【关键词】数控车床；设计；进给系统
汽车转向节是汽车上应力最集中、形状最复杂的零件之一，需要具有良好的机械性能。它的加工质量直接影响到汽车的操作性和安全性。随着汽车数量的迅猛增加，转向节的需求也随之上升，因此提高生产效率是至关重要的。但由于其结构的复杂性，给机械加工带来一定难度，特别是转向节杆部及法兰端面的加工，尺寸精度和位置精度很难保证。传统的转向节杆部及法兰端面的加工采用普通卧式车床或简易卧式数控车床，设计简易车具，利用尾座顶尖将转向节夹持在车具和尾座顶尖之间，车具拨动转向节旋转进行加工。此种加工工艺方法的不足：工件装夹困难；车具无配重，转速提高受限；加工效率低。鉴于上述对传统转向节生产工艺的分析，为了解决传统加工转向节杆部及法兰端面生产工艺的不足，我们开发设计了一种新的加工转向节杆部的专用立式数控车床。该设备具有同规格立式数控车床的工艺性能，同时具备加工转向节的高效性，同时减轻了工人装夹工件的劳动强度，是一种一举两得的理想设备。
1.转向节专用立式数控车床工艺方案分析
1.1整体式转向节工艺特性
形状如羊角，结构复杂；毛坯为锻件，加工余量大，特别是法兰盘根部圆弧部分；工件偏重，转动惯量大；定位夹紧困难。
1.2机床方案
根据转向节工艺特性和定位夹紧要求，该机床采用主轴偏置的立式数控车床结构，在传统立式数控车床的基础上，增设尾座顶尖部件，并设计专用车具，形成高效加工转向节的新型机床，同时仍具备通用数控立车的功能。电气控制系统为日本FANUC-0i-Mate数控系统。液压系统为符合ISO标准的叠加阀结构。
1.3机床的工作循环
安装工件—定位夹紧—数控滑台快移—X、Z轴联动，同时主轴旋转—完成外圆加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—X、Z轴联动，完成工件外圆各槽的加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—X、Z轴联动，完成工件各螺纹的加工—数控滑台退至原位—松卡—卸下工件—进入下一循环。
2.转向节专用立式数控车床部件设计
2.1主轴箱设计
2.1.1主轴箱结构设计
本机床为立式结构，主轴箱就是传统意义上的床身 ，其作用一是安装主轴及其传动系统，二是支撑立柱即在其上安装的纵横滑板和电动刀架。因此要求主轴箱具有据够的刚性，结构必须合理，长期使用不变形。
2.1.2主轴箱传动系统
传动比确定：机床主要加工转向节，兼顾通用数控立车功能，传动比为1：10，最低转速为63转＼分钟，最高转速为1000转＼分钟；转动路线确定：传动路线采用伺服电机通过行星减速箱、皮带轮驱动主轴单元使主轴旋转；主轴单元结构：采用主轴单元结构目的是方便制造、安装、维修。选用主轴单元结构要适合加工转向节特殊件的需要。选用主轴单元结构要适应加工转向节特殊件的需要，第一满足刚性要求，旋转精度的长久稳定性；第二要有夹紧油缸及分油装置；第三动力卡盘和专用车具可快速切换，实现通用立式数控车床功能和专用转向节数控加工的切换。据此，选用的主轴单元为标准50规格的车主轴支撑形式，具有高刚性、高精度的特点。
2.2进给系统设计
2.2.1纵向进给传动系统设计
纵向进给传动系统主要有纵向滑板和纵向滚珠丝杠传动副组成。其纵向滑板安装在立柱的纵向滚动导轨上，它可以沿立柱导轨做纵向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。纵向伺服电机经联轴直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动纵向滑板沿立柱导轨运动。
2.2.2横向进给系统设计
横向进给传动系统主要由横向滑板和横向滚珠丝杠传动副组成。其横向滑板安装在纵向护板的横向滚动导轨上，它可沿着纵向滑板向滑板横向导轨做横向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。横向伺服电机经联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动横向滑板沿纵向滑板横向导轨运动。
2.3转向节工装夹具设计
2.3.1顶尖部件设计
顶尖是机床的重要定位机构，其功用：定位功能、回转功能、夹紧功能，其动作：安装工件时，顶尖部件处于上部，当工件在专用车具的正确位置上时，顶尖在油缸的作用下向下移动，使上顶尖顶紧工件杆部上顶尖孔，完成工件的定位夹紧。主轴旋转时顶尖也随着旋转，实现机床的主运动。设计此部件首先确定夹紧力，设计驱动油缸的规格，确保夹紧可靠；转向节是不平衡件，顶尖主轴及顶尖要有足够的刚性，以保证回转精度的长久稳定性。
2.3.2转向节车具设计
转向节是异形件，非常的不平衡，其车具设计有一定难度，第一是定位采用顶尖孔，其刚性不好，需要上下顶尖定位夹紧，下顶尖固定在主轴上，上顶尖单独设计移动部件；第二是夹紧，没有规则的夹紧面，同时不同的顶尖形状各异，要使车具具有通用性，车具必须具有适应不同工件的柔性；第三是工件的不平衡性，在设计车具时必须有可调整的配置设置；第四是在旋转的主轴上采用液压自动夹紧，主轴设置旋转编码器，以适应车螺纹功能，车具设置夹紧油缸。
3.结束语
本机床已交付用户使用，其性能已达到设计要求。图纸经完善后开始投入小批量生产，并参加了2010年在北京举办的第十届国际机床博览会，得到广泛好评。
【参考文献】
[1]张振国.数控机床的结构与应用[M].北京：机械工业出版社，2010.
数控立式车床 第4篇
数控立式车床是一种自动化程度高, 结构复杂, 加工精度高的加工设备[1]。主要应用于加工精度较高, 或较为复杂的大型和重型盘类零件。其主要由底座、工作台、立柱与横梁组成。立柱作为数控立式车床的关键部件, 其结构是否合理对机床的加工精度、工作稳定性、加工效率、使用寿命等衡量机床的各个性能指标都有很大程度上的影响[2]。
在立式车床的运行过程中, 回转工作台上的零部件不平衡、传动系统的精度误差, 切削过程中工件的不均匀性等造成的机床受迫振动与机床部件在工作过程中发生的弯曲或扭摆、运动部件在低速运动时产生爬行现象等造成机床的自激振动[3]。这些振动都会造成立柱发生共振现象。因此对其进行模态分析有着重要的意义, 但是由于立柱的结构较为复杂, 采用一般方法计算或是仪器进行测量难度较大[4], 因此采用有限元软件ANSYS Workbench[5]对其进行有限元模拟仿真, 从而获得其固有频率与与之相对应的振型[6]是研究其振动的较为理想的方式。
1 振动数学模型
在对数控立式车床的立柱动力学分析中, 物体的模态参数由固有频率与与之相对应振型组成。这两个参数主要由物体的结构、质量和硬度决定。因此, 可根据自由振动基本微分方程[7]对其分析。
式中, M为质量矩阵;C为阻尼矩阵;K为刚度矩阵;X为位移向量;F (t) 为作用力向量;T为时间。
由于此结构阻尼较小, 对固有频率与振型影响较小, 故可忽略不计。因此当F (t) =0时, 方程变为:
结构自由振动时, 结构上的各个节点做简谐振动。各点的位移为:
式中:A为自由振动时各节点的振幅向量。
将式 (3) , (4) 代入式 (2) 中得:
式中, 式 (5) 是关于广义特征值的n次方程, 对应于每一阶固有频率。
2 模型建立与有限元分析
2.1 模型建立
利用有限元软件ANSYS Workbench是由Solidworks对其进行建模, 在建模过程中, 为在有限元计算过程中, 方便计算, 同时又要尽可能保证计算结果的准确性, 降低误差, 因此对模型进行了合理的简化, 如对于结构影响不大的螺纹孔结构做忽略处理。
立柱是由HT250整体浇铸而成, HT250其金相组织主要由片状石墨与珠光体组成, 其在强度、耐磨性、热稳定方面均有较好的表现, 其减震性能也较为优异, 同时其还具有铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短的优势[8]。其具体属性如表1所示。
2.2 有限元分析
(1) 在利用软件对其进行网格划分时, 在此为既要保证计算精度, 还要为方便计算, 因此选择使用大小为50mm的四面体来划分网格, 其共含有96319的单元体。此种单元具有结果较为精确, 在弯曲载荷下不容易变形等优势[9]。如图1所示为网格划分后的立柱。
(2) 约束条件。根据实际的机床安装与使用条件, 对底座底面与地面做完全固定约束。
(3) 在对物体进行模态分析时, ANSYS Workbench采用的是Block Lanczos法。此种算法是用一组向量来实现Lanczos递推计算。Block Lanczos法适用于大型对称矩阵特征值的求解问题, 其最适用于壳或实体构成的模型。在对于拥有5000~10000个自由度的中、大模型的求解中非常有效[10~12]。
(4) 阶次选择。研究发现, 具有1000个自由度以上的振动系统, 提取其前三阶振型, 其精确度就可达到90%以上, 若对前10阶振型进行提取, 其精确程度可达到99%以上[13]。因此为了方便计算, 对某些高阶次的振型可以忽略不计, 主要对其低阶振型进行分析。本文在计算过程中, 提取前6阶振型进行分析。
3 模态计算
利用ANSYS Workbench对划分网格后的模型进行数值计算。本文主要对机床立柱在振动作用下形成的形变 (total deformation) 进行分析, 从而获得出如表2所示的该部件的模态属性, 如图2~7所示为其在各阶固有频率下的振型图。
4 结果分析
从立柱的前6阶模态分析结果来看在第1阶振型与第2阶振型都为沿x轴发生左右摆动, 其发生最大摆动处都发生在立柱的顶端。第1阶摆动的幅值最大处为0.808mm, 第2阶摆动的幅值最大处为0.787mm。第3阶振型为绕y轴的扭转振动, 其最大扭转幅值为1.002mm。第4阶振型与第5阶振型较为相似, 都是发生在机床下部四周做呼吸式振动, 其最振动幅值分别为4.047mm与4.684mm。第6阶振型为发生在立柱底部的沿y轴做上下振动其最振动幅值为2.617mm。
从以上结果可以分析出在第1, 2, 3阶振型发生时容易造成立柱上的轨道发生变形, 此时会影响到加工精度。第4~6阶振型虽对轨道带来的影响并不大, 但是, 其发生在机床底部四周或是底面壁厚较为薄的位置处, 此处在长期由共振作用引起的交变载荷作用下, 容易造成疲扰损坏, 因此也有必要注意在日后的优化结构中改进其结构。
5 结语
数控车床总结 第5篇
一． 面板熟悉
二． 装刀
三． 对刀
四． 沟槽加工
五． 螺纹加工
六． 内孔加工
具体内容：
一． 面板熟悉
1． 开机,关机
2． 手轮方式
说明--熟练掌握x.z轴正负方向的判定与操作，并结合使用不同倍率，在此方式下可进行主轴启动，停止，换刀及冷却液的开关
3． 手动方式
说明--熟练掌握x.z轴正负方向的判定与操作，并结合使用快速开关键中增减倍率进行快速移动，在此方式下可进行主轴启动，停止，换刀及冷却液的开关
4． 录入方式
可进行指令字的输入，指令字的执行和参数的设定，如进入程序页面后输入M03 S01，并执行（按启动），同时也可以查找内存中的程序。
5． 编缉方式
（1）新建程序：输入程序名——按“插入”键——按程序内容逐个程序段输入，每输完一个程序段，就按EOB键（相当于；）
（2）查找指令字或段：输入要查找的字或段——按上下光标键——按复位键光标回到程序头
（3）调出程序：按程序键—输入文件名—按向下键
（4）删除程序：输入要删除的某程序名——按删除键；输入O-9999——按删除键表示删除内存中所有的程序。
6． 自动方式
（1）加工
（2）模拟程序
7．刀补设定
清刀补值和精度控制时，将光标移至对应刀号然后按X0输入，Z0输入，均要在001，002等位置依次清零或输入。而对刀时，对980T是在101，102等输入相应数据，980DT则是在001,002等位置输入。
8． 超程解除
9． 机械回零
二．装刀
一般车刀的刀尖应与轴的中心线等高。用测量法装刀。
先装外圆刀，试切找中心，使外圆刀高度与轴中心高一致，测出数值。其它车刀的刀尖直接找对应数值的高度即可。
更换机种
在更换种中我们因该去认真选择夹具，工艺、工序、工步的确定认识，零件的数字处理及加工参数的选择和加工过程序，对刀的基本知识。在通过师
傅的细心教导，加上自我认真的练习、学习查找有关资料，渐渐地深入了解
了数控。现在也基本认识到数控车床编程特点与控制尺寸精度的技巧；
对刀也要学
在手轮方式下进行试切法对刀。对刀前先清原有的刀补，做法：按刀补页面—光标移到要清的对应刀号输入：X输入，Z输入
比如（1）外圆车刀：T0101号
对Z轴：车端面—X向退出—按刀补页面—光标移到101号—输入：Z0输入
对X轴：车外圆—Z向退出—停主轴，测量外圆记下（如30.2）—按刀补页面—光标移到101号—输入：
X30.2输入
（2）螺纹车刀：T0202
用刀尖轻碰外圆和工件右端面的交线处—按刀补页面—光标移到
104号—输入：X30.2输入，Z0输入
注意：凡在对刀过程中，有刀具切削工件或碰工件的操作，均要先进行主轴正转操作，不允许停车操作，以免发生断刀，飞刀等意外。
三． 台阶轴加工
1． 基本指令
（1）准备功能G指令：
单一循环指令G90X（U）__Z（W）__ F__;(圆柱面)G90X（U）__Z（W）__R__F__;（圆锥面）
G94X__Z__ F__;端面单一循环指令
快速移动指令 G00X（U）__Z（W）__;
直线切削指令 G01X（U）__Z（W）__ F__;
G00运动轨迹有直线和折线两种，该指令只是用于点定位，不能用于切削加工
G01按指定进给速度以直线运动方式运动到指令指定的目标点，一般用于切削加工
（2）辅助功能M指令
常用：M00M03M04M05M08M09M30
（3）F、T、S功能
F功能：指定进给速度。G99为指定每转进给，即：mm/r。G98为指定每分进给，即：mm/min
T功能：带刀补的为：T0101，T0202。。。。不带刀补的为：T0100，T0200。。。
S功能：指定主轴转速或速度。无级调速：S200，S500，S1000。。有级调速：S1/S
2五,螺纹加工
1．基本指令
螺纹单一循环指令G92
螺纹复合循环指令G76
单线螺纹：G92X（U）__Z（W）__ F__;
G 76 P_ _ _Q__R__
拓展
多线螺纹：G92X（U）__Z（W）__ F__L__;
G76 X（U）__Z（W）__P__Q__F__;
等
这几个月里的实践操作我了解了现代机械制造工业的生产方式和工艺过程。主要机械加工方法及其他主要设备的工作原理和典型结构、工夹量具的使用以安全操作技工。在工件主要成形加工方法上具有初步的独立操作技能。在了解、熟悉和掌握机种的能力和操作技能过程中，更进一步培养、提高和加强独立的操作能力。
所以在我更加努力学习数控铣床技术（C N C操机）。在我现在还是学徒的过程中，但我还是充满着艰苦与劳累，但我没放弃过、想法，我还是冲满希望。因为我没有忘记梦
数控立式车床 第6篇
随着我国“高、精、尖”工业化战略的实施推进，像航天航空、机械制造以及军工行业等领域对高精度的设备工件有着十分迫切的需要，可以说零件设备加工精密度的高低是国家综合实力的体现。液体静压导轨凭借其高精度、低损耗以及工况稳定等优异性能被广泛地应用于紧密加工车床之中，成为了高精密工件加工过程中不可或缺的重要设备。笔者简要介绍了立式车床液体静压导轨的工作原理，并从动态和静态两个方面对导轨性能进行了分析研究，旨在提高立式车床的制作精度。
一、液体静压导轨的工作原理
液体静压导轨在机床上加工零件的精密度主要体现在油膜厚度之上，可以说供油系统是整个静压导轨稳定运行的前提保障。持续稳定的供油方式能够保证导轨与支承轴之间的油膜厚度几乎不变，这样既不会因油膜过厚带来的精度漂移，也不会因油膜过薄带来的导轨研伤。导轨的供油系统有恒压和恒流兩种不同的方式，本文以恒压供油系统为例来介绍导轨的工作原理。
1.空气滤清器;2.吸没了过滤器;3.液压泵;4.电动朵;5.单向阀;6.溢流阀;7.蓄能器开关;8.压力表;9.管路过滤器;10.强磁过滤器;11.蓄能器;12.压力传感器;13.双面薄膜节流器;14液位计
图一 定压供油系统液体静压导轨工作原理图
图一为定压供油液体静压导轨的原理图，当供油系统开始运作时，液压泵（3）在电机（4）的带动下为导轨供油，整个系统通过溢流阀（6）的开度大小来调节控制供油的压力，压力示数从压力表（8）中读出，从而来油膜厚度处于正常范围之内。与此同时，为了避免油中可能存在的杂质堵塞管路和设备零件，在这条供油线路的吸油阶段、设置有（2）、（9）、（10）三个过滤器，从而使得系统压力保持稳定，管路流动畅通无阻。当压力传感器（12）感应到系统的压力处于设定值范围时，静压导轨便开始运作。在系统正常工作时，液压泵将液压油分别注入到导轨和蓄能器（11）中，一旦发生停电或者电机跳停等意外事故时，由于液压泵出口设有止回阀门（5），蓄能器（11）中储存的液压油仍旧继续向导轨供油，从而防止导轨的磨损，使得导轨平稳运行。
二、液体静压导轨的性能分析
液体静压导轨的性能通常要从两个方面着手进行分析，一方面是静态性能分析，另一方面是动态性能分析。
（一）静态性能分析
液体静压导轨系统从一个平衡状态开始，经过一定的变化之后，系统再次达到平衡状态，该平衡状态所表现出来的性能被称为静态性能，这一性能通常要从承载力和油膜刚度两个方面进行衡量评价。首先，在液体静压导轨系统中导轨和支承件之间通常会有一层油膜将其分开，那么在该油膜厚度的条件下，支承件所承受的最大外载荷称为承载力，因此承载能力并不是一个固定值，其大小与油膜厚度有着直接的关系，具体的数学表达式为：
其中Wi为承载能力，Ae为承载面积，μ为流体粘度，q为流体流量，h为油膜厚度。从公式中可以很明显的看出承载能力和油膜厚度的三次方成反比，静压导轨的承载能力随着油膜厚度的增加而迅速减小，因此油膜厚度不宜过高也不宜过低，油膜厚度过高则导轨外荷载过低。要想提高导轨外荷载就必须通过增大液压油泵的压力来实现，这样不仅造成资源的浪费，而且极有可能使得导轨产生较大的位移偏差，不利于机床加工;油膜厚度过低有可能会使得导轨与支承见产生摩擦，从而造成导轨研伤，总体来说，大多数机床在实际运行中将油膜厚度控制0.03-0.06mm的范围内。油膜刚度指的是系统从一个平衡状态到另一个新的平衡状态的过程中，系统载荷的增加量与导轨位移增加量的比值，该值的大小显示出导轨抗载荷能力的强弱，数值越大，导轨抗载荷能力越弱，数值越小，导轨抗载荷能力越强，具体的数学表达式为
其中ju为油膜刚度，W为载荷增量，h为位移变量，从该数学表达式可以发现油膜刚度与油膜厚度的四次幂呈反比，对于一般的车床来说，当h=0.06mm时，油膜刚度大约在220-250t/mm左右，而当h=0.03mm时，油膜刚度则在3500-3800t/mm左右，由此可见油膜厚度的细微偏差对于油膜刚度的影响十分巨大。
数控立式车床 第7篇
1. 立车结构
主轴垂直安装, 工装卡盘直接安装在主轴上, 便于工件装卸;一般配有液压或电动旋转刀塔, 可自动更换刀具;主轴系统一般具有伺服调速功能;X、Z轴由伺服电机驱动, 可精确实现机床插补运动。立车使用的工装刀具: (1) 卡盘。安装在主轴上, 卡紧工件并使其定位。 (2) 加长刀臂。安装在旋转刀塔上, 加长刀臂的另一端固定刀杆。 (3) 刀杆。直接装在刀塔或加长刀臂上, 装有可转位机夹式刀片。 (4) 可转位刀片及刀具附件。刀片通过刀垫、中心螺栓、压板固定在机夹刀杆上, 是加工中直接参与切削的部分。
2. 立车加工尺寸不稳定的分析
立车加工尺寸不稳定, 主要是零件径向 (X轴方向) 加工尺寸不稳定, 即加工中, 刀尖实际移动轨迹相对于加工零件的编程轨迹出现不规律偏移。这种问题主要影响因素是机床的机械传动系统和工装刀具系统 (一般由数控系统引起的尺寸不稳现象则罕见) , 具体出现问题的部件如下。
(1) 进给系统。一般是伺服电机和滚珠丝杠连接处松动, 特别是在大余量切削加工中, 会出现不规律的加工尺寸偏差。
(2) 旋转刀塔。即根据加工程序, 刀塔更换刀具后产生定位误差, 造成每个零件加工尺寸不稳定。
(3) 加长刀臂。加长刀臂通用性强, 但刀臂更换不频繁, 刀臂长期受力使用后, 在其应力集中区会产生疲劳裂纹或蠕变, 这样在加工中会造成尺寸不规律的变化。
(4) 刀杆。刀片安装位置磨损或裂纹, 强度降低, 刀片在承受大余量加工时, 出现尺寸变化 (一般≤0.1mm) , 具体变化量和主轴转速、进给速度以及吃刀量有关。
(5) 刀片和刀具附件。刀片崩刃会出现单个工件加工尺寸超差, 粗糙度升高。压板和中心螺栓受损伤, 则会使加工尺寸出现较小变化 (变化量一般≤0.05mm) 。
3. 加工尺寸不稳定的典型案例
(1) 刀塔定位精度超差。立车在加工零件外圆时, 公差值为0.04mm。每次更换刀片后, 按正常刀尖磨损值补偿, 前两个加工工件尺寸变化大, 变化量最大为0.06mm, 不能保证加工尺寸公差。
观察发现, 工件加工中只使用一把刀具, 正常加工中刀塔不旋转, 刀具相对于刀塔的位置不动, 且此刀具只有在更换刀片时, 刀塔才会旋转到指定位置更换刀片。在非正常位置更换刀片, 即在不转动刀塔情况下更换刀片, 连续更换3次刀片, 加工30个工件, 其外圆尺寸没有发生不规律变化, 加工尺寸稳定。采用编程法检验刀塔旋转定位精度, 重复十几次后, 在同一位置有0.02mm的误差。据此判断刀塔存在问题, 拆卸刀塔, 发现其内部锁紧齿牙盘松动。刀塔修复后, 立车加工尺寸不稳定现象消失。
(2) 刀具附件磨损。立车加工零件外圆时, 公差值要求0.04mm。连续加工的两个工件尺寸有0.02~0.05mm的变化量, 无规律性, 有时连续加工几个工件尺寸较稳定, 且零件其他加工尺寸稳定。
分析排除机床传动系统及刀塔问题, 集中检查刀杆和刀具附件。最后发现固定刀片的中心螺栓定位部分磨损, 使刀片和刀杆的刀片安装槽不能紧密接触。当刀片在车削过程中吃刀量变化较大时, 受力较大, 刀片变形移动, 导致加工尺寸无规律变化。更换磨损的中心螺栓后, 立车加工尺寸不稳定现象消失。
4. 结语
数控立式车床 第8篇
可编程控制器 (PLC) 是以微处理器为基础, 综合计算机、通信、联网及自动控制技术的新一代工业控制装置。它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的优势是其它工控产品难以比拟的。应用PLC程序控制车床实现了精确控制与显示, 加工锥体不再板立柱, 安装专用挂轮系统, 而只需输入指令, 并且通过专用软件与生产管理系统相连接, 在后续通过编程还可实现球面, 抛物面和复杂曲面加工以及软件升级与开发。用PLC作为数控立式车床的控制系统, 有成本低、系统简单、调整方便等优点, 对工业的发展将会起到不可估计的推动作用, 对国家的发展起着重要作用。
2 P LC在C5225型立式车床控制系统的硬件设计
C5225型立式车床电气控制电路原理图如图1所示。C5225型立式车床由8台电动机拖动:主电动机M3、主电机风扇电机M1、变速箱油缸、刀架、横梁油泵电机M2、双联泵电机 (静压、润滑) M4、横梁升降电动机M5、油箱冷却泵电动机M6、走刀箱泵组1.2M7、M8。油泵电动机M2控制:变速箱油缸、刀架、横梁油泵电机M2由十字手动开关SA2控制。当SA2手动闭合时, 接触器KM1得电, 油泵电机M2得电运行。
主电动机M3控制:在工作台上控制其运行方式, 可实现正传、反转、停止、正点、反点、变速等功能。其工作是在工作台润滑好及工作台压力正常为前提下。
横梁升降电动机M5:此电机实现横梁上升和下降两种功能, 分别由接触器KM4、KM5形成正相序连接和反相序连接 (图1) 。
本文选用西门子公司的S7-200 PLC, 它是一种叠装式结构的小型PLC。它指令丰富、功能强大、可靠性高、适应性强、结构紧凑、便于扩展、性能价格比高。根据控制需求, PLC主机可以通过输入输出扩展接口扩展系统。
根据C5225立式车床的基本参数选择西门子6RA70直流全数字调速系统, 用来调节直流电动机速度。直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时, 直流电动机给调速器一个反馈电流, 调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况, 必要时修正电枢电压输出, 以此来再次调节电机的转速。
伺服系统是数控车床最重要的组成部分之一, 是数控装置与执行部件之间的联系钮带, 它将数控装置发出的数字信号转换成为符合预定要求的方向、速度、位置的运动。西门子611U是一种功能可以灵活配置的伺服驱动系统, 用户可以根据不同的应用场合要求, 组合选择不同的配置, 形成各种不同的应用系统。611U由电源模块、功率模块、控制板模块等组成, 各模块之间接口采用标准化设计。根据C5225双立柱立式车床企业生产的需求, X轴和Z轴采用1FK7交流伺服电机, X轴和Z轴伺服电机均带有内装式脉冲编码器, 采用半闭环控制。根据伺服电机型号要求可以选用西门子611U驱动器。
3 C5225型立式车床控制系统中的仿真结果
STEP7-Micro/WIN是西门子公司为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件, 它是基于Windows的应用软件, 功能强大, 既可用于开发用户程序, 又可实时监控用户程序的执行状态。
程序编辑完成, 可用PLCCompile菜单进行离线编译。编译结束, 在输出窗口显示变异结果信息。在模拟调试前, 应先进行硬件连接。可以用PC/PPI电缆建立PC与PLC之间的通信, 也可以利用西门子PLC (S7-200) 仿真软件。然后将程序载入后PLC启动界面如图2所示。
执行网络3如图3所示。工作台开关I7.6, 流量发讯器I5.7, 工作台润滑好指示灯Q5.6, 满足设计要求。
4 结论
本文将PLC控制技术应用到C5225立式机床中, 从而大大提高C5225型立式车床的工作性能。首先介绍了可编程控制器的工作原理, 分析了C5225型立式车床的控制过程, 制定了可编程控制器在C5225型立式车床电气控制系统的设计方案, 完成了电气控制系统硬件和软件的设计。本设计选用了一种基于西门子S7-200型PLC进行编程, 根据设计要求对PLC的输入输出I/O口进行了分配, 并且编写系统运行的梯形图。
摘要：本文将西门子S7-200型PLC可编程控制器应用到C5225型数控立式车床, 实现对数控立式车床的控制。用一种基于西门子S7-200型PLC编程控制的系统或设备, 取代传统继电器、接触器电气控制, 制定了可编程控制器C5225型立式车床电气控制系统的设计方案, 完成了电气控制系统硬件和软件的设计。
关键词：可编程控制器,立式车床,控制系统
参考文献
[1]贺哲荣.流行PLC实用程序及设计[M].西安:电子科技大学出版社, 2006.
[2]漆汉宏.PLC电气控制技术[M].北京:机械工业出版社, 2012.
[3]王起.论PLC、单片机、工控机在工业现场中的应用方法[J].广西轻工业, 2011 (8) :11-13
液压夹具在立式车床中的应用 第9篇
目前, 我国大部分的电机壳是采用立式车床车削加工, 完成机壳上下定位圆柱面以及定子内径和端面的精加工工序。由于机壳上下定位圆柱面, 需要二次装夹, 机壳需要调换方向, 使得机壳上下止口的同轴度很难得到保证, 主要原因是:立车都是四爪夹盘, 不具备自动定心功能, 只能由操作者自己找正, 装夹时费时费力。车削定子内径和端面时也有类似情况发生。由于四爪夹盘是径向夹紧, 电机壳壁厚尺寸很小, 夹紧机壳时容易产生变形。当机壳的材料是铸铝时变形尤其明显。为了保证机壳上下定位圆柱面同轴度的高精度, 降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度, 我们为机壳设计了专用液压夹具。
1 立式车床液压夹具的用途
立车用液压夹具是安装在立车工作台上, 适用于机座号为Y200~Y315范围内电机机壳的精加工, 该夹具可实现机壳的自动定位和夹紧, 一次夹机壳可完成上下止口定子内径和端面的精加工, 故可保证上下止口同轴度的高精度、高效率, 因此给这套液压夹具起了个“一刀捅”的名字, 意指一次定位装夹能完成所有工序。
2 立式车床液压夹具的结构
为了避免径向夹紧, 电机壳变形, 专用液压夹具采用轴向夹紧, 压板压在电机壳的散热片上, 工作台上装有4套液压夹具, 因为加工4种机座号机壳需要设计4套夹具。装夹机壳由内止口径向定位, 端面轴向定位, 此时按动夹紧按钮, 液压缸通过压板压住机壳的4个散热片, 当定位台自动退出后, 可启动刀架加工。
3 液压工作原理
夹紧状态:液压油通过电磁阀 (此时电磁阀不得电) , 进入工件夹紧油缸的下腔, 使工件处于夹紧状态;当4个工件夹紧油缸都处于夹紧位置后, 系统压力升高, 单向顺序阀打开, 工件定位油缸的柱塞下移, 此时处于非定位位置;当按下工件夹紧按钮时, 电磁铁得电, 工件处于放松状态, 工件定位油缸的柱塞处于定位位置。
工件夹紧力的大小可通过调整液压泵的出口压力来实现。夹紧力的调整原则是:既要保证工件有足够的夹紧力, 又要防止因夹紧力过大而造成工件较大的夹紧变形, 压力继电器起到限压保护作用。
4 液压夹具的设计
夹具设计的原则是夹紧安全可靠, 拆卸和安装方便。应先考虑工件的定位, 主要是轴向和径向的定位, 限制工件的自由度。现在以CK5112立车液压夹具举例, CK5112立车的最大加工1 200 mm, 可以加工机座号为Y200~Y315范围内电机机壳。根据所加工的机壳的极限尺寸确定工作台上的液压夹具的夹持尺寸范围。首先将机壳平置于车床工作台上, 以机壳的端面进行Z方向的定位。然后与同轴的定位盘从工作台面下向上轴向平动, 当定位盘处于上极限位置时, 定位盘的外径和机壳内径配合, 使机壳中心和工作台中心重合, 限制了机壳径向自由度, 达到轴向定位的效果。最后, 压板夹紧, 便固定了机壳的位置。液压夹具结构示意图如图1所示。
压板的设计:压板需要设计成叉子的形状, 是为了避开电机4个固定电机盖的螺钉把合面。需根据散热片的形状设计压板, 压板和机壳接触面加工成锯齿状, 保证压板和散热片有较大的接触面积, 接触面积不小于80%, 并进行热处理, 以提高接触面的硬度, 减少接触面的磨损。夹具体应设计4个T型槽, 保证夹紧油缸座在夹具上能适应不同的电机壳, 调整不同的直径。在定位盘上有接屑盘, 车削下来的铁屑装满接屑盘后, 便于将铁屑提出。夹盘体上设计了4个沉孔, 用T型槽螺钉和工作台把合。设计的难点是如何将液压油送到夹盘油缸, 因为夹盘安装在工作台上, 和工作台一起转动, 所以需重新设计工作台主轴, 工作台主轴设计两道密封环, 液压油可通过密封环进入工作台主轴, 主轴中心有两个油路, 将液压油送到夹盘油缸。液压夹具对压板的夹紧力要求高, 为了提高夹具的安全性, 增加了断电保护, 在夹紧油缸的下端装入蝶形弹簧, 在突然断电的状态下, 液压系统失去动力, 由蝶形弹簧继续保证夹紧力。液压系统提供双重安全保护, 在液压系统中增加1.5 L蓄能器, 在突然断电状态下, 蓄能器里储存的液压油被释放出来, 保持系统压力直到工作台主轴停车为止。
5 液压系统设计
液压站由油箱、油泵、滤油器、空气滤清气、液位发令器、液位计及液压元件组成, 液压站配有冷却风扇。油箱上有3套泵组, 分别是工作台静压前置泵、冷却循环泵、调速系统 (调速、润滑、横梁夹紧、滑枕平衡) 油泵。
工作台静压前置泵提供工作台静压系统所需的压力油。冷却循环泵是把回油制冷后注入到静压油箱中。调速系统油泵提供变速箱变速、工作台 (主轴、齿圈) 横梁夹紧放松、滑枕平衡所需的压力油。各泵出口设有带压差发讯器的滤油器, 发讯器报警, 延时10~20 s停车, 并及时清洗或更换滤芯。工业风扇用以控制油温不超过45℃。液压站上装有压力继电器, 当系统压力突然降低, 压力继电器发讯, 工作台主轴停止, 为了防止突然停电, 液压系统失压, 压板支撑杆失去油缸推力, 造成机壳飞出的事故, 应采用蓄能器为系统补充压力, 直到主轴停车。
油箱上的棒式滤油器可在不停车状态下拆洗, 其方法是用一团棉纱包住磁滤棒表面即可抹去吸附的杂质。液位发令装置在油位过低时会发出缺油的信号。油箱为封闭式, 保证了油液清洁, 油液经过强制过滤后注入油箱, 过滤精度不得低于20μm, 油液为46号机械油, 油位高度应在液位计起约2/3处。液压泵采用小流量变量叶片泵, 当系统正常工作时, 液压油从泵的溢流口流出。溢流口的液压油经过冷却风扇冷却后再回到油箱。油的冷却是很重要的, 当油温变高, 液压油的粘度会变低, 使得系统压力降低, 夹紧油缸的夹紧力也随之降低。液压原理图如图2所示。
6 液压夹具的调试
更换不同的夹具, 不仅需要调整液压系统的压力 (大的电机壳压力大些, 小的电机壳压力小些) , 保证足够的夹紧力, 还需要保证电机壳不变形。夹紧油缸的活塞移动速度可由单向节流阀调整。定位盘和夹紧油缸的启动时间调整顺序阀, 必须保证4个夹紧油缸全部到达夹紧位置后, 顺序阀才能打开, 液压油才能进入定位盘油缸, 定位盘下降。
7 加工的工序
在普通的立车上粗车机壳的一端止口和这端的端面, 将粗加工后的机壳止口, 套在定位盘上, 数控立车上精加工。第一步加工机壳下止口;第二步加工机壳上止口;第三步加工机壳上端面。
8 结语
该夹具已在2台CK5112数控立式车床上采用。这2台机床在承德石油装备有限公司机厂已使用3~4年, 运行状况良好。通过对其的应用, 总结出该技术有如下优点:
(1) 寿命长, 无机械磨损对专用机床尤为重要;
(2) 机壳上下止口的同轴度精度高;
(3) 效率高;
(4) 调试方便;
(5) 运行平稳可靠, 液压回路简单。
摘要：介绍了立车专用液压夹具的工作原理、特点、用途, 以及夹具的设计, 并通过具体实践应用总结出其技术优点。
关键词：立车,液压夹具,电机壳
参考文献
[1]黄鹤汀.金属切削机床设计[M].北京:机械工业出版社, 2005
[2]章宏甲, 周邦俊主编.金属切削机床液压传动[M].南京:江苏科学技术出版社, 1980
[3]戴曙主编.金属切削机床设计[M].北京:机械工业出版社, 1981
数控立式车床 第10篇
机床数控化改造是提高我国机床数控化率的主要手段之一, 到现在已有20多年的历史, 取得了不少经验, 但也走了不少弯路。其失败的原因主要是机床数控化改造工艺不完善, 如:机床改造以前没有可行性分析或只定性分析;所设计的数控系统或选择系统性能不稳定;机床的关键部件选择不合理及接口电路设计不合理等。其实在机床改造中主要对机械部分和电气系统两部分进行改造设计, 但机械部分一般需要改造的不多, 主要在电气系统改造设计, 它决定一台设备的使用效能和自动化程度, 即决定生产机械设备的先进性、合理性、可靠性和经济性。但在电气系统改造设计中主要进行主控电路、电源电路、NC接口电路、主轴驱动电路、进给伺服驱动电路、PLC输入/输出电路和辅助电路设计等。
针对以上问题, 以CDK5250立式车床为对象对电气系统改造设计进行深入探讨, 并对所选方案进行具体实现。
2 主控电路的设计
数控机床主电路主要包括电源的进线, 总开关, 冷却、润滑、伺服强电和散热风扇等辅助功能的电机连接, 如果伺服动力电不是380V, 还需要动力变压器和控制变压器的变压电路。其主控电路如图1所示。
3 数控系统的选择和连接
数控系统的选择是数控改造的关键, 性能过高, 功能过多, 会造成改造成本增加, 反之如果性能较低, 功能较少, 则不一定能够满足加工需要, 因此, 需要结合机床的性能要求进行合理选用。另外, 数控系统的使用和维护也是数控改造考虑的重要内容之一。
目前数控系统种类较多, 如:日本FANUC数控系统、中国华中数控系统和广东数控系统、德国SIEMENS公司的数控系统采用模块化结构设计, 经济性好, 在一种标准硬件上, 配置多种软件, 使它具有多种工艺类型, 满足各种机床的需要。
根据厂方的要求, 本次数控改造选用德国SIEMENS公司中属于中低档系统但基本上已是标准数控系统的德国SIEMENS 820D sl系统。该系统性能强大, 价格实惠, 最适合于数控车床、铣床、磨床和带小型刀库的数控加工中心的配套及改造。
该系统由SINUMERIK 802D sl PCU (X4 3芯端子式插座、X1和X2高速驱动接口、X5以太网插座、X6PROFIBUS总线接口、X8 RS232接口、X9 PS/2键盘接口、X10 USB外设接口、X20数字I/O高速输入输出接口、X30手轮接口) 、输入输出模块PP72/48模块 (可提供72个数字输入和48个数字输出) 、机床控制面板 (MCP) 组成, NC电路如图2所示。
4 主轴驱动电路的设计
立车为大功率、大转矩加工机床, 若主轴采用交流变频调速, 为保证低速时的运行稳定性和加工精度, 需采用专用变频电机和大功率变频器, 相对直流调速反而成本较高, 经济不合算。对于98k W的主轴控制采用交流变频调速成本较高, 而采用直流数字化调速成本较低。再考虑到直流调速的优点, 本次改造我们选用了直流电机和易泰帝公司的ETD-790系列高性能全数字直流调速器。主轴驱动电路如图3所示。
5 进给伺服驱动电路的设计
伺服系统有开环、半闭环和闭环之分。考虑到机床改造后能更长时间适应生产的需要, 所以还是选择了半闭环控制系统。伺服驱动系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置 (电机) 组成。X、Z轴伺服驱动器选择西门子公司SINAMIC S120书本型驱动器, 书本型驱动器由进线电源模块和电机模块组成。电源模块选择非调节型 (SLM) 电源模块, 其型号为6SL3130-6AE21-0AB0, 10k W, 内部冷却。电机模块选择双轴电机模块, 其型号为6S3120-2TE21-8AA3, 2×18A/9.7k W, 内部冷却。X轴伺服电机型号为1FT6105-8AB71-1DA1, 带有滑键和键槽, 无抱闸;Z轴伺服电机型号为1FT6105-8AB71-1DB1, 带有滑键和键槽, 有抱闸。伺服驱动电路如图4所示。
6 机床电气系统改造设计时应注意的问题
(1) 改造前, 应对要改造的立式车床进行全面的电气检查和机床机械结构、加工工艺的了解, 这样才能设计出更合理的电气控制系统。
(2) 最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求, 在满足控制要求的前提下, 应力求使系统简单、经济, 便于安装、维护和维修。
(3) 把电气系统的安全性和可靠性放在首位, 确保使用安全、可靠。
(4) 供电:24VDC电源的容量确定:为提高系统的可靠性, 可使用两个独立的24V直流电源, 一个用于802D sl的PCU210.3、PP72/48和输入信号的公共端, 而另一电源为驱动部件和PP72/48的输出信号供电 (接X111、X222、X333端子47/48/49/50) 。两个24VDC电源的"0"V应连通。24VDC电源的选择:建议选用西门子公司的24V直流电源。驱动器供电:三相交流电源通过主电源开关、滤波器 (选件) 、电抗器连接到进线电源模块上, 电抗器为必配部件。
(5) 驱动器, 变频器和其他强电电气应尽可能与弱电部件 (如PCU、PP72/48) 等分开安装;在安装位置上应保证大于200mm的间距;电源电缆 (主电源和主电源到驱动器或变频器的电缆) 、电机电缆, 特别是变频器到主轴电机的电缆;应与信号电缆分开走线, 且在电气柜中的长度尽可能短;变频器到主轴电机的电缆最好采用屏蔽电缆, 且需两端接地。
(6) 接地:中性线不能作为保护地使用;PE接地只能集中在一点接地, 接地线截面积必须≥6mm2, 接地线严格禁止出现环绕。
(7) 系统上电之前必须检查各电气元件接线是否正确。
7 结语
改造后的立式车床电气系统设计合理、结构紧凑, 投入生产运行后工作稳定可靠, 大大提高了生产效率, 增加了产能, 而且操作简单、方便, 深受工人好评。该系统自动化程度高, 性能优越, 稳定性、可靠性和扩展性均大幅度提高。
摘要：介绍了CDK5250立式车床电气系统设计中主控电路、NC接口电路、主轴驱动电路、进给伺服驱动电路、数控系统的选择及机床控制系统设计时应注意的问题。
关键词：立式车床,数控改造,电气系统
参考文献
[1]宋建武, 何书林, 杨丽.CA6140普通车床数控化改造[J].煤矿机械, 2007 (7) :155-157.
[2]SINUMERIK 820D简明调试手册[Z].2008.
[3]庄晓龙.C5225立式车床的数控化改造[D].杭州:浙江工业大学, 2006.
数控立式车床 第11篇
垂直刀架方滑枕截面:240mm×240mm;垂直刀架方滑枕长度:4165mm;垂直刀架方滑枕内孔直径:160mm;垂直刀架方滑枕重量W:
2 液压系统图
液压原理图及液压元件的型号、名称如图1所示。
1.网式滤油器WU-160×180J 2.液位发令装置YKJD24-4003.空气滤清器EF4-50 4.液位计YWZ-250T 5.变量叶片泵VVP2-32-RFR-M-30-C-B-K-10 6.纸质滤油器ZU-H250×20BDP 7.压力表YNT-60×10 8.减压阀J-Fa10D-P-1 9.单向阀A-F10D-P 10.溢流阀Y1-Fa10D-P/0-1 11.蓄能器NXQ1-L0.63/10-H 12.截止阀JZF-L10H 13.平衡油缸 (自制)
变量叶片泵选VVP2-32-RFR-M-30-C-B-K-10, 其流量Q1=32L/min。
根据功率公式:N=P1Q1/612η
式中, P1-液压平衡油缸的液压系统工作压力, 4.5MPa;Q1-变量叶片泵流量32L/min;η-机械效率:0.7, 可求出:N=3.36kW。
考虑到各种情况的变化, 选与变量叶片泵相匹配的电机型号:Y112M-4-B35;4kW-1430r/min
3 液压平衡油缸的主要尺寸参数选择确定
(1) 液压平衡油缸的液压系统工作压力选择
初选P1=4.5MPa
(2) 工作负载计算
式中:F-液压平衡油缸的工作负载, N;Fw-液压平衡油缸轴线方向的滑枕作用力, N;Ff-滑枕摩擦力 (忽略) , N;F≈Fw。
(3) 液压平衡油缸缸体内径及缸杆直径确定
(a) 液压平衡油缸缸体内径D的计算:
D=59.87mm, 根据表1圆整后D=63mm。
式中:ηm-液压平衡油缸的机械效率, 取ηm=0.95。
液压平衡油缸缸体内径算出后, 应按表1标准的液压缸内径系列规定值圆整。
/mm
(b) 液压平衡油缸缸杆直径d的确定:
(4) 液压平衡油缸缸杆推力和流量计算
(a) 液压平衡油缸缸杆推力P计算:P=P1×A式中:A-液压平衡油缸缸杆有效工作面积, mm2。
可得出P=10472N, 故P基本与F液压平衡油缸的各种状态工作负载平衡。
(b) 当液压平衡油缸基本尺寸确定后, 计算其所需的工作流量:Q=Av
式中:v-液压平衡油缸缸杆的工作速度, v=4000mm/min;A=πD2, D=55mm, 代入上式可求出:Q=9.49L/min。
(c) 液压平衡油缸缸杆直径验算:
按强度条件验算液压平衡油缸缸杆的直径:
式中:P-液压平衡油缸缸杆推力, N;L-液压平衡油缸缸杆长度, mm;[σ]-液压平衡油缸缸杆材料的允许应力:[σ]=σs/n;σs-材料屈服极限, Pa;n-安全系数, n≥1.4;P=10472N, σs=335MPa, n=2, 可解得d=8.67mm<55mm, 故满足要求。
(5) 液压平衡油缸缸体长度及壁厚的确定
(a) 液压平衡油缸缸体长度一般由工作行程长度来确定, l′-为液压平衡缸缸体长度, D0-液压平衡油缸缸体外径。
(b) 液压平衡油缸缸体壁厚的计算
液压平衡油缸缸体壁厚可用下式计算:
式中:δ-液压平衡油缸缸体厚度, mm;Pp-试验压力, MPa。在本设计中额定压力Pn≤16MPa时, Pp=Pn×150%;[σ]-液压平衡油缸缸体的允许应力:[σ]=σb/n;σb-材料的抗拉强度;N-安全系数, 一般可取n=5。
在设计中, 查液压设计手册知45钢σb=600MPa, 代入上式可求得δ=6.3mm。
为了设计和选材方便, 可以按表2选取δ=8.5mm。
/mm
(6) 液压平衡油缸缸体外径D0的计算
液压平衡油缸缸体外径按标准JB1068-67系列选取, 见表2, 可得D0=80mm。
(7) 液压平衡油缸缸底的计算
液压平衡油缸缸底和缸盖在中低压系统中一般是根据结构要素进行设计, 不进行强度计算, 但在高压系统中要进行强度计算以保证安全性, 其计算方法如下:
(a) 液压平衡油缸缸体底厚度计算:
采用无油孔的缸底, 油孔进油采用油缸侧面进油方式:
其中, 螺钉孔分布圆直径D2=120mm, [σ]=120MPa, 解得h=4.375, 取h=15mm。
(b) 液压平衡油缸缸体连接强度计算:
采用螺栓连接强度计算如下:
式中, d1-螺纹内径;z-螺纹数目为6;K-拧紧螺纹系数, 一般取K=1.25～1.5。
由上面计算可知, P=10472N, d1=10mm, 代入上式可得出σ=33.35MPa, 合成应力σn≈1.3σ=43.36MPa, 许用应力[σ]=σs/n=320MPa;一般取n=1.2～2.5;螺栓用8.8级, σs=640MPa, n取2;因为σn≤[σ], 所以满足要求。
(8) 液压缸综合参数
4 结语