普通铣床的数控化改造

2024-07-26

普通铣床的数控化改造（精选8篇）

普通铣床的数控化改造第1篇

1 普通铣床数控化改造的优势

对普通铣床进行数控自动化改造有非常多的优势, 既增加了优越的性能, 又提升了铣床本身的能力, 是对普通铣床的一种全新改造。

1.1 加工水准得到有效提升

对普通铣床实施数控自动化改造后, 形成的数控铣床可以加工很多复杂的零件, 如一些曲线类零件等。数控铣床可以精准地加工出这些复杂零件, 其核心离不开数控技术的精确运算, 也就是利用了计算机高超的运算能力, 可以对复杂的零件进行精准的计算, 进而完成复杂零件的加工。

1.2 加工方式实现自动化

过去的普通铣床生产加工时需要借助人力来完成, 是属于手动加工方式。而改造后的数控铣床则具备了自动化加工性能。利用计算机的存储能力和记忆能力, 对铣床加工时的工序和方法进行记录, 形成固定的加工模式和路径, 进而形成了自动化的加工方式。而在自动化加工时, 只需要更改加工模式程序, 就可以实现对另一类零件的自动化加工, 提高了工作效率。

1.3 工序便捷, 零件精准度高

运用数控自动化铣床进行加工, 一方面可以提高零件加工时的精准度, 确保零件符合生产需求, 利用数控技术的精准控制, 确保零件尺寸更加准确, 提高其性能。另一方面可以使加工的工序便捷化。过去普通铣床都是需要人工搬运零件, 以完成加工操作步骤。如今, 数控铣床可以自动化完成零件的加工工序, 使工序更为集中, 降低了人工的劳动强度, 增加了零件的生产速度, 提高了生产水平。

2 普通铣床数控自动化改造后的特点

2.1 柔性生产与工序整合化

数控铣床具有高柔性的生产特点, 可以加工多种形状的零件, 包含一些复杂类和有特殊要求的零件。数控铣床对于原材料的选择更加广泛, 利用计算机的运算能力, 设计出精准的加工工序, 使过去传统的工序得到整合, 最大程度地提高了铣床的加工效率。

2.2 降低成本、缩短工期

对普通铣床实施数控化改造以后, 可以节省较多的资金成本, 对铣床改造而非重新购买, 可以让生产企业节省较多的资金费用, 有利于企业更为稳定地发展。而改造后的数控铣床由于生产性能得到提高, 其加工速度大幅度提升, 进而进一步缩短零件的生产加工时间。这有利于企业提前交货, 既维护了企业的形象, 又为企业增加了经济效益。

2.3 功能稳定、便于维修

铣床实现数控自动化以后, 其自身的性能将更加稳定, 加工生产的功能也将得到全面提升。在铣床改造过程中, 对于相关的零部件和主要构造的部件都进行彻底的更换, 以保证改造后的铣床性能更稳定、质量更优异, 使改造后的铣床具有与新铣床等同的工作性能, 进而提高生产效率。与此同时, 虽然经过了数控改造, 但是其基本操作方法并未做太多的改动, 因为生产工人对原有铣床的操作已很了解, 这就有利于提升工人对数控铣床的认知度和操控水平, 使其对对铣床的维修更加便捷。

3 普通铣床数控自动化改造的具体内容

普通铣床要想实现数控自动化改造就必须满足相应的条件:其一, 普通铣床的基础配件要符合改造所需的刚度。如果铣床配件的刚度较差, 则在改造过程中很容易产生变形, 影响改造的进度与质量。其二, 要对改造的成本进行精确核算, 确保改造的费用远远低于新购置铣床的费用, 这样既可以节约企业的资金成本, 又可以取得较为可观的经济效益。

3.1 主要部件改装与数控系统选择的具体策略

在改装过程中, 要根据改造后的铣床标准选择不同的数控系统。其一, 适用于大多数铣床的数控化改造。这种改造系统往往较为简单, 可以选择一些成本较低的电机形成开环系统。这种改造系统便于维修, 具有成本低、性能稳定、易操作等优点, 因而被很多普通生产企业所运用。但是, 由于其精度依靠位移来确定, 所以这种数控系统的精确度比较低, 不适用于复杂零件的生产。其二, 运用直流电机或者异步电动机拖动, 形成光栅测量反馈的闭环数控化系统。其三, 选择直流或交流伺服电机拖动方式, 形成编码器反馈的半闭环数控化系统。这种系统也是当前生产数量较多, 应用较为广泛的一种数控改造系统。

3.2 主传动系统的数控自动化改造策略

所谓改造, 就是对原有铣床的不良零件或者不利因素进行更换, 使其具备较高的性能。所以对于铣床的主传动部分一般情况下不需要做太多的改动。对于主轴箱以及主轴传动链内部的变速机构和原有的电气系统都不需要改造, 只需要根据生产标准, 选择合适的数控系统即可。这种改造方式将大幅度地节约改造成本, 又不会影响铣床性能。

3.3 进给传动方面的数控改造策略

在进给传动方面的数控自动化改造中, 需要额外关注以下几个方面:其一, 滑动导轨副。为了保证对铣床顺利实施数控化改造, 就必须要对导轨的精度进行考究, 也就是要选取耐摩擦性能的导轨进行改造。同时还要保证其具有较强的刚度, 以免发生导轨变形, 影响改造效果。其二, 齿轮副改造。齿轮是变速箱和主轴箱的主要部分, 所以为了控制铣床的传动精准度, 要选取比原有铣床齿轮精度高的齿轮进行改造, 以确保数控铣床的精度符合要求。其三, 丝杠部分改造。铣床传动链的精度取决于丝杠, 所以改造后的铣床要选用无间隙丝杠, 因为这种丝杠摩擦损失比较小, 传动效率高, 使用时间长, 非常适用于数控铣床。

3.4 普通铣床数控化改造的基本步骤

(1) 选取适于改造的旧铣床。 (2) 制定详细的数控自动化改造计划。一是要选择合适的数控系统;二是要考虑普通铣床的精度控制与维修;三是对于铣床固有零件的更换;四是铣床辅助控制系统的维修和后续保养;五是铣床改造后的外观修复和质量监控。 (3) 改造前期的准备工作。 (4) 铣床的具体改造与验收工作。 (5) 改造人员的技能培训与提升工作。

4 普通铣床数控自动化改造的注意事项

4.1 数控自动化改造之前, 要对被改造的普通铣床实施全面细致的检查和维修。

尤其是对一些精准度方面的检查, 尽可能地维持其原有的精度。只有先保证普通铣床的各项性能指标符合要求, 才能保证数控自动化改造以后, 其性能不会下降。与此同时, 对于普通铣床的一些操作功能要尽可能的保留, 便于工人可以自由选择加工方式, 既维持了原有铣床的优势, 又增添了新的自动化加工方式。

4.2 数控自动化改造过程中的零件改造。

过去普通铣床的传动链终端多数是T型的丝杠, 这种丝杠的传动精度虽然高, 但是其运动所承受的阻力也相对增大。所以对丝杠进行改造时, 要额外注意, 尽量选取滚珠丝杠作为传动链的终端, 以确保其效果更好。对于类似零件的改造, 要以其过去的运转方式和性能作为参考, 选取合适的零件进行更换, 实现铣床的全方位改造, 使其工作性能进一步提升。

5 总结

综上所述, 对普通铣床实行数控自动化改造, 意在增强铣床的自动化水平, 使之可以完成更多复杂的生产任务。改造后的数控铣床既可以完成过去普通铣床的加工与生产, 还可以完成当今更多复杂零件的深加工。由此可见, 对普通铣床的数控自动化改造是一项较为重要的项目, 其关系着机械制造业的生产水平, 更加关系着企业的未来发展成果。所以, 企业自身必须要重视对普通铣床的改造工作, 利用先进的数控技术, 全面提升铣床的加工水平, 进而让数控化铣床来完成更多重要的生产性工作, 实现企业与国家的长久发展。

参考文献

[1]郭琼.普通铣床的数控改造[J].装备制造, 2010, 04:176.

[2]万文龙.普通铣床的数控改造设计[J].科技创新导报, 2008, 20:65-66.

[3]徐静亚.普通铣床的数控改造[D].苏州大学, 2010.

[4]袁贵栋, 李翠英.普通冲床的数控自动化改造[J].制造业自动化, 2013, 23:112-115.

普通机床的数控化改造之我见第2篇

普通机床随着科学技术的发展越来越不能满足市场的需求，数控化改造，采用先进的工艺装备，实现微机对机床的数控化自动控制，改善普通机床劳动强度大，危险性高的弊端。本文详细介绍有关数控机床改造的过程和方法，从解决现代机械制造中复杂的结构出发对整体改造方案进行设计，提高了原机床的生产效率，满足现代科学的批量生产需要，降低劳动强度。

一.数控机床改造的现状

我国机械制造水平与发达国家相比差距很大，越来越多的企业将普通机床逐渐转向数控化，通过利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，提高我国机械制造业企业的产品、市场效益。较高精度地自动切削加工螺纹，直接影响到行业内各家企业的生存和发展，实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制。改善成本高、品种少等诸多问题，同时也可以提高经济效益。

（1）普通机床的数控化改造是一个繁琐和细致的工作，目前，我国的大多数制造行业加工装备为老旧机床，因此系统改造主要以机械部分和数控装置的加装为主，需要机械专业的配合，从最普通的机床改造开始。选择合适的机床伺服系统和计算机系统，改善我国机械产品在国外市场上缺乏竞争力的局面。在车床上附加数控装置和执行元件，对机械传动链进行改造，循序渐进，注意成本的控制，改造成为经济型数控机床。

（2）我国加工生产出来的产品普遍存在机械部分与数控系统问题，改造旧机床提高数控化率成为了实现数控精度最主要的方法。这类产品在开发过程中，需要设计者对机床的加工工艺和设计理念有所熟悉，是发展企业的关键。普通机床的数控化改造不只是电控的改造，由于该类数控系统功能齐全、种类繁多、适用性较强，需要将改造的每一步都想到位。结构灵活、编程方便的制造技术改造与创新成为了历史必然与趋势。但是由于硬件系统集成，数控机床的性能指标，用户不能随意更换机床基础件。

（3）数控系统的确定必须有改造的费用，常规机床数控系统要拥有经济性好与足够的刚性的条件。很多机床改造时首选开放式机床数控系统，并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，所以开发的灵活性不足。在车床改装前，用户可以根据需要选择硬件结构，对机床的性能指标做出决定，借助PC机强大的编程能力提高系统控制的性能。改装后的车床一般都保持原有的加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等性能，这是开放式数控系统最大的优点。

（4）改造方案的整体内容首先应对原有的旧机床结构进行创造性的设计，以PC机为控制核心，但不是在传统机床的基础上对局部加以改进，主要采用软件形式实现运动系统控制。现代的数控技术已经形成了数控机床的独特机械结构，更大程度的调高了灵活性，特别是整体布局、外部造型等部件结构发生了很大变化，便于在加工过程中实现自动变换切削速度。考虑新机床的各项指标与旧数控机床相接近是改造的主要出发点和落脚点，提高自动化程度。

二.普通机床的数控化实施方案

旧车床的数控化改造重点解决控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四个方面的问题，机床数控化的改造技术已经在各个行业中得到了极为广泛的利用，考虑改造的数控设备相似的特征有利于备件的购买。采取交流变频电动机和有级变速箱配合的方案，考虑适用于所有类型的机械及工业装置的单件，带来更高的效率与产品利润。

（1）研究机床数控化技术，选择连续型数控系统，不断将其中的缺点弥补。经济型的数控机床，为工业生产带来更高的效益，其数控系统为两轴联动，可以即分段无级变速。功能较多，性能稳定，为我国的工业技术进步做出了巨大的贡献。装主轴脉冲编码器，使得这项技术能够不断的完善，拆卸交换齿轮，实现在高、中速段的恒功率传动。改造设计伺服系统，主轴的正反转和制动停止由数控指令控制电动机来实现，采用交流伺服电动机和步进电动机。

（2）选用反应式步进电动机作为数控化改造中的纵向和横向的进给驱动，配合齿轮变速，在低速段的恒转矩传动。交流伺服电动机体积小，在改造后的主轴传动系统中，调速方便，增加工作效率。不同齿轮的啮合切换通过电磁离合器的吸合与分离来实现，保证加工精度和质量。全软件型开放式数控系统是当前机床数控系统的最新产品，但是价格昂贵，主轴变频调速系统虽然精度高，并能够实现自动变速。出于经济型改造，选用步进电动机作为驱动装置更好实现数控化改造的最大优化。

（3）车床步进电动机采用脉冲数字信号进行控制，横向最小运动单位为0.005mm/脉冲，每转一转步距误差自动清零，纵向最小运动单位为0.01mm/脉冲，方便地实现调速与定位。一般进给系统可以保持原来的支架系统，通过改变各相绕组的接通次序调整弹簧，加装减速齿即可实现正反转。逐渐提高数控技术的自动化程度，在机械制造业中起着很大的作用。配置经济型数控车床处理线程或螺杆的脉冲发生器，减少加工所需要的时间。通过柔性制造单元，以便它发出到主轴的角位置的改变信号，提高数控机床的自动化程度。

（4）同步旋转的车床主轴进给机械改造，按照所需的加工节距处理计算刀架改造，有效缩短加工过程中的辅助时间。设计自动回转刀架自动换刀装置，以便数控机床根据程序更换刀具。数控系统控制机器的垂直或水平的步进电机，采用柔性生产线和复合的加工等数控加工技术，实现的车床加工螺纹的目的，从而有效提高了加工零件在实际的生产过程中的连续性以及自动化。因数控车床的工艺范围、刀具的种类与数量不同，采用淬硬的合金钢材料，具有相当可靠的工艺性能。普通机床的滑动导轨需要换成滚动导轨和静压导轨，采用四方自动回转刀架，数控技术的机械化加工过程中，拆除原刀架和小滑板，最后通电调试数控机床中电气控制系统。

三.结束语

随着社会经济的进一步发展，加工中心在满足控制要求的前提下，对各种机械加工零件的精度、质量和效率提出了更高要求。一旦发现老化的元件与磨损等异常现象，由于本身加工精度高，则需要马上更换加工中心，保证产品质量，从而保证整个机床系统能正常运作。提高机床生产效率、保证产品质量开展，不盲目追求自动化和高指标，节约企业资金，力求设计方案简单、经济，为企业更好的发展做出了积极贡献。力求车床使用与维修方便、生产率高，控制系统操作简单，实用性、经济性和稳定性是数控技术的发展趋势，为企业带来可观的经济效益。

（作者单位：哈尔滨石油学院机械电子工程系）

作者简介

HC212落地镗铣床数控化改造第3篇

济钢集团重工机械有限公司HC212数显落地镗铣床是20世纪80年代初期由前苏联引进的重型机床, 担负公司大型、重型工件的加工任务。镗铣床镗轴直径220mm, X轴行程14000mm, Y轴行程4200mm, Z轴 (镗轴) 行程1800mm, W轴 (滑枕) 行程1200mm, 适用于镗孔、铣削平面、钻孔等。镗铣床主传动和各进给轴电机均为直流电机, 采用分立元件的模拟线路控制器控制, 外部线路采用继电器逻辑控制, 经过多年使用, 目前元件老化、故障频繁, 电气系统待改造。

由于机床机械部分较好, 可以达到经济性数控的机械要求, 结合操作者的熟练程度和车间其他机床的通用性以及经济效果, 最终确定改造采用西门子SINUMERIK 840D数控系统, 配合4个数控进给轴, 1个模拟控制主轴和两个回转工作台的PLC轴。4个进给轴采用西门子1FT6电机、611D伺服驱动, 主传动部分仍使用原直流电机, 采用欧陆590+直流调速器。考虑到公司产品对旋转工作台的实际需求, 最终确定回转工作台仍使用旧直流电机, 采用590+直流调速系统驱动, 只作为PLC控制轴, 不参与数控插补。改造步骤: (1) 根据方案, 设计符合机床要求的全套电气图纸, 根据设备明细表采购所需各电器元件和电线电缆, 根据设计图组装成控制柜和新的操作站。进行PLC程序的初步编制, 做好机床改造的前期准备工作。 (2) 根据伺服电机尺寸和原安装底座进行机床连接部件的零件设计和制作, 并根据机床现有状况制定机械改造和维修计划。 (3) 准备工作就绪后停机, 机械检修, 伺服电机安装完毕, 元件、电缆更换完成, 新操作站安装固定, 敷设线路工作完成。 (4) 初步调试、配置840D数控系统和611D伺服驱动系统, 下载PLC程序。确认线路无误后, 调试机床动作和各项联锁互锁逻辑控制, 并根据实际情况修改NC的各项轴参数和PLC程序, 以达到最佳状态。 (5) 机床动作无误后, 进行机械几何精度调整和校验, 调整完毕后用激光干涉仪进行测量系统重复定位的校验, 确认测量系统重复定位达到要求后根据误差表修改NC补偿表, 然后重新用激光干涉仪校验机床各轴的重复定位精度, 直到满足验收条件。

HC212落地镗铣床数控化改造后, 经过近两个月的实际使用, 效果良好。

普通车床的数控化改造第4篇

关键词：数控机床,改造,主轴

1 引言

我国目前的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且很多是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长等问题,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展,所以必须大力提高机床的数控化率。

2 普通车床的数控化改造设计

机床的数控改造,主要是对原有机床的结构进行创造性的设计,最终使机床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表,其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。然而,现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可,也不是在传统机床的基础上,仅对局部加以改进而成。传统机床存在着一些弱点,如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等,难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。现代的数控技术,特别是加工中心,无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构,还是整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化,已经形成了数控机床的独特机械结构。因此,在对普通机床进行数控改造的过程中,应在考虑各种情况下,使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。

数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成,其组成框图如图1所示。

3 数控车床的性能和精度的选择

并不是所有的旧机床都可以进行数控改造,机床的改造主要应具备两个条件:第一,机床基础件必须有足够的刚性;第二,改造的费用要合适,经济性好。在改装车床前,要对机床的性能指标做出决定。改装后的车床能加工工件的最大回转直径以及最大长度、主电动机功率等一般都不会改变。加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。主要有下述性能和精度的选择需要在改装前确定。

(1)轴变速方法、级数、转速范围、功率以及是否需要数控制动停车等。

(2)进给运动:

进给速度:Z向(通常为8~400mm/min);X向(通常为2~100mm/min)。

快速移动:Z向(通常为1.2~4m/min);X向(通常为1.2~3m/min)。

脉冲当量:在0.025~0.005mm内选取,通常Z向为X向的2倍。

加工螺距范围:包括能加工螺距类型(公制、英制、模数、径节和锥螺纹等),一般螺距在10mm以内都不难达到。

(3)进给运动驱动方式(一般都选用步进电机驱动)。

(4)给运动传动是否需要改装成滚珠丝杠传动。

(5)刀架是否需要配置自动转位刀架,若配置需要确定工位数。

(6)其他性能指标选择如下。

1)插补功能:车床加工需具备直线和圆弧插补功能。

2)刀具补偿和间隙补偿:为了保证一定的加工精度,一般需考虑设置刀补和间隙补偿功能。

3)显示:采用数码管还是液晶或者显示器显示,显示的位数多少等问题要根据车床加工功能实际需要确定,一般来说,显示越简单成本越低,也容易实现。

4)诊断功能:为防止操作者输入的程序有错和随之出现的错误动作,可在数控改造系统设计时加入必要的器件和软件,使其能指示出机床出现故障或者功能失效的部分等,实现有限的诊断功能。

4 车床数控改造方案选择

当数控车床的性能和精度等内容基本选定后,可据此来确定改造方案。目前机床数控改造技术已经日趋成熟,专用化的机床数控改造系统所具备的性能和功能一般均能满足车床的常规加工要求。因此,较典型的车床数控改造方案可选择为:配置专用车床数控改造系统,更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动、采用步进电机驱动进给运动、配置脉冲发生器实现螺纹加工功能、配置自动转位刀架实现自动换刀功能。

目前较典型的经济型专用车床数控改造系统具有下列基本配置和功能。

(1)采用单片微机为主控CPU,具有直线和圆弧插补、代码编程、刀具补偿和间隙补偿功能、数码管二坐标同时显示、自动转位刀架控制、螺纹加工等控制功能。

(2)配有步进电机驱动系统,脉冲当量或控制精度一般为:Z向为0.01mm,X向为0.005mm(要与相应导程的丝杠相配套)。

(3)加工程序大多靠面板按键输入,代码编制,掉电自动保护存储器存储;可以对程序进行现场编辑修改和试运行操作。

(4)具有单步或连续执行程序、循环执行程序、机械极限位置自动限位、超程报警,以及进给速度程序自动终止等各类数控基本功能。

5 车床数控改造实例

图2为C6132车床,该车床的改造属于经济型数控车床的改造,主要针对进给系统进行数控化改造,利用数控系统对纵、横向进给系统进行开环控制,驱动元件采用步进电动机,车床通过步进电动机带动滚珠丝杠转动。改造后的机床,能对纵向、横向进给运动进行数字控制,并要求达到纵向最小运动单位为0.01mm/脉冲,横向最小运动单位0.005mm/脉冲,刀架为自动转位刀架,经改造后的机床能实现加工外圆、锥度螺纹、端面等的自动控制。

C6132车床总体改造方案为:增配车床数控系统,更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动,采用步进电动机驱动进给轴运动,加装编码器,配置自动回转刀架实现自动换刀功能,电气系统数控化改造,以及液压部分的维护。下面就从各个部分来具体阐述设计方案。

(1)数控系统的选型

在选择数控系统的型号时,要考虑C6132机床适用于各类机械工厂的单件、中小批量生产使用,加工精度可达IT7级,且要求C6132车床加工复杂零件,所以数控系统选择连续型数控系统。国产机床如广州数控设备厂的GSK980TA数控系统,其为两轴联动,功能比较齐全,性能稳定,价格便宜,一般用于经济型的数控机床。选择数控系统时应该尽量向同一个厂家的型号系列靠拢,这样既有利于维修和管理,也有利于备件的购买。在改造中可以考虑有类似特点的数控装置。

(2)伺服系统的改造设计

在普通机床的数控化改造中一般采用步进电动机和交流伺服电动机。交流伺服电动机调速方便,体积小,目前广泛用于数控机床的传动系统。与步进电动机相比,其精度高、价格昂贵,考虑到改造本身是经济型改造,因此一般选用步进电动机作为驱动装置。车床步进电动机采用脉冲数字信号进行控制,每转一转步距误差自动变为零,能方便地实现调速以及定位,改变各相绕组的接通次序即可实现正反转,数控车床上大多使用反应式步进电动机。

经过全面考虑,在C6132的数控化改造中,选用反应式步进电动机作为纵向和横向的进给驱动。理由是:该系统控制方便,由数控系统送出的进给指令脉冲,经驱动电路控制和功率放大后,使步进电动机转动,通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序,便可以控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。该系统结构简单,易维修,性价比高;考虑改造后的C6132机床精度要求(数控化改造后纵向精度为0.01mm/步,横向精度为0.005mm/步),加工精度要求不算太高,为了简化结构、降低成本,故选择步进电动机驱动的开环控制系统。

(3)机械结构的改造设计

在机械结构的改造设计中,主要针对原车床的进给系统进行数控化改造,主传动系统中保留C6132车床的主轴机械部分和三相交流电动机,车床只是在与主轴同步旋转的轴上,加装一个脉冲编码器,实现螺纹的数控加工。

在进给传动系统中,数控系统对纵、横向进给系统进行开环控制,加工中心驱动元件采用步进电动机。进给传动机构,纵向和横向均采用步进电动机——减速齿轮——滚珠丝杠螺母副——床鞍(或中滑板)的传动方式。分别在X轴和Z轴的步进电动机输出轴端配置减速器,减速器由一对啮合齿轮组成,通过减速器齿轮传动,由滚珠丝杠副把动力传给床鞍,从而带动拖板的移动。

为实现机床所需要的分辨率,采用步进电动机经齿轮减速再传动丝杠,同时为保证一定的传动精度和平稳性,尽量减少摩擦力,选用滚珠丝杠螺母副。改装时先拆除原机床的进给箱、溜板箱、光杠和丝杠,再换上滚珠丝杠(安装在原丝杠的部位)。在本设计中滚珠丝杠采用循环插管式加工中心、双螺母垫片预紧、导珠管埋人式、精度等级为3级,型号为JC$-CDM系列滚珠丝杠副。此外,为提高传动刚度和消除车床间隙,齿轮传动要采用消除齿侧间隙的结构。

(4)自动回转刀架的选择设计

自动换刀装置因数控车床的形式、工艺范围和刀具的种类与数量不同而具有不同的形式。目前常用的有自动回转刀架和带刀库的自动换刀装置。自动回转刀架也称为转塔式刀架,它是数控车床上最常用,也是最简单的一种自动换刀装置,通过回转头的旋转分度定位来实现车床的自动换刀动作。自动回转刀架由数控系统控制,效率高,工艺性能可靠。根据所加工零件的工艺要求及机床控制方式,在本改造中,采用四方自动回转刀架。

在C6132车床数控改造中,将原机床的普车床通手动回转刀架替换成自动回转刀架,拆除原刀架和小滑板,换上由常州宏达机床数控设备厂生产的LD4口CK6132 l~t2E位自动回转刀架。

(5)编码盘的选用和安装

机床能否进行螺纹加工是主轴部分数控化改造的重加工中心要部分,所以在原来车床上需加装一个脉冲编码器,才能实现自动加工螺纹的目的。

在经济型数控车床上加工螺纹或丝杠时,需要配置主轴脉冲发生器,即编码盘作为车床主轴位置信号的反馈元件,它与车床主轴同步转动,发出主轴转角位置变化信号,输送到数控系统,数控系统按照所需加工的螺距进行计算处理,从而控制机床纵向或横向步进电动机,车床实现加工螺纹的目的。所以进行C6132的数控化改造设计时,决定在主传动系统中加装一个光电码盘。

结合脉冲编码器每转进给脉冲数(即分辨率)对螺纹的加工范围,再结合环境特性,并根据机床主轴转速不允许超过主轴脉冲发生器的最高许用转速的原则,初步选择长春三峰传感技术有限公司生产的常规型实心轴光电编码器PIE系列编码器。该系列编码器经济实用,力矩小,规格多,适用于多种数控设备,其最高许用转速为5000r/min,远大于车床主轴最高转速2000r/min。

(6)电气控制系统的改造设计

在电气控制系统的改造设计中,应该遵循:加工中心在满足控制要求的前提下,设计方案力求简单、经济,不宜盲目追求自动化和高指标,力求控制系统操作简单、车床使用与维修方便。机床中的主轴电动机、冷却泵电动机、刀架电动机等均需系统自动控制。C6132车床改造后的电气控制线路由电源电路、主电路、控制电路和CNC控制回路等构成。改造时更换同一型号的老化电器元件有变压器、自动断路器、接触器等,主要增加的电器元件包括主轴编码盘、X/Z轴驱动器、电动刀架控制器以及必要的控制开关、继电器等。改造后拆除原电控箱,原位安装改造后的电控柜,最后还需电气、机修人员共同进行通电调试。

数控机床中电气控制系统除了对机床辅助运动和辅助动作控制外,还包括对保护开关、各种行程、极限开关的控制,以及在操作盘上所有按键、操作指示灯等的控制。

改造后的电气控制系统,不仅保留了车床传统控制系统的优点,加工中心同时具有体积小、功能强、通用性和灵活性强、使用维护方便等特点。

(7)液压系统的清洁与维护

在车床数控化改造中一般不需要对机床原来的切削液系统进行改造。用数控系统上的切削液接口与液压系统的电路连接,通过CNC控制,实现切削液的自动开关。此外,液压系统的清洁程度对液压元件和液压系统的平稳、准确运行有着非常重要的影响。

对C6132车床进行数控化改造后,还要仔细检查液压元件,如果发现有已经磨损、老化的元件,如过滤器、空气滤清器、密封圈等,则需要更换,加工中心要确保液压元件能正常工作,从而保证整个机床系统能正常运作,实现数控车床的性能和加工特点。在检查、更换、维护后对液压系统循环过滤,清洗整个系统。

6 结论

浅谈普通车床的数控化改造第5篇

关键词：数控车床,数控改造,主轴,可编程控制器

随着我国市场经济的发展, 市场竞争日益激烈, 产品更新更为迅速, 中、小批量的生产越来越多。企业要在当前市场需求多变, 竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品, 以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求。普通车床经过多次大修后, 其零部件相互连接尺寸变化较大, 主要传动零件几经更换和调整, 故障率仍然较高, 采用传统的修理方案很难达到大修验收标准, 而且费用较高。

数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术, 最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需更换零件加工程序, 无需对机床作任何调整, 因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。对于机械制造企业, 单纯靠购买新的数控机床, 所需投资大。为了节约资金, 降低成本, 利用原来的部分普通机床进行数控化改造, 提高机械设备的数控化率, 是一种有效的途径。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统, 功率步进电机为驱动元件, 无检测反馈机构, 系统的定位精度一般可达±0.01至0.02mm, 已能满足车床改造后加工零件的精度要求。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。

主要讨论对CA6140型普通车床的数控化改造。

1 改造方案

普通机床进行数控改造后, 系统应能控制主轴转速并实现其正反转;控制工作台实现纵向、横向和垂直方向的进给运动 (车床刀架能实现纵向和横向的进给运动并自动转位换刀;加工螺纹时应保证主轴转1转, 刀架移动1个被加工螺纹的导程) ;控制冷却和润滑;通过键盘输入加工程序;由显示器显示加工状态等。因此, 普通机床的数控改造内容有以下两大部分:

1.1 数控部分。

采用MCS-51系列单片机组成控制系统, 由功率步进电机经一级齿轮减速后驱动X、Y、Z三轴 (亦可用联轴器将步进电机与丝杠直接联结起来, 以减小径向尺寸) 。

1.2 机械部分。

主传动系统不变, 主轴加装光电编码器供加工螺纹用;进给传动系统采用滚珠丝杠螺母副代替原有普通丝杠螺母副。

2 数控部分改造

机床中的主轴、冷却、润滑、刀架等均需系统自动控制, 为此需设计接口转换电路和强电控制电路。电器元件可保留使用原机床中的变压器、自动断路器、接触器等。拆除原电控箱, 原位安装改制后的电控箱。

数控系统改造硬件原理连接如图1所示。

3 机械部分改造

CA6140型车床, 主要用于对中小型轴类、盘类及螺纹零件的加工, 改造后的机床要求具有自动和手动 (对刀、简单零件的加工) 加工方式。为满足以上功能, 对机床改造如下:

3.1 主传动系统

保留原机床的主轴手动变速。改造后使其主运动和进给运动分离, 主电机的作用仅为带动主轴旋转。增加一只电磁离合器, 用以接收数控系统的停机制动信号以控制原制动装置制动停车。

加工螺纹或丝杠时, 为保证主轴每转一转, 刀具准确移动一个导程, 须配置主轴脉冲发生器作为主轴位置信号的反馈元件。脉冲发生器采用同轴安装, 橡胶管柔性联接, 意在实现角位移信号传递的同时, 又能吸收车床主轴的部分振动, 从而使主轴脉冲发生器转动平稳, 传递信号准确。

3.2 进给系统

原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠, 光杠等全部拆除, 纵向进给系统以步进电机作为驱动元件, 经一级齿轮减速转矩增大后, 由滚珠丝杠传动。滚珠丝杠仍利用原丝杠位置, 其螺母副通过托架安装在床鞍底部, 滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承, 与床身尾部步进电机相联接。步进电机经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。横向进给系统中保留原手动机构, 在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后, 步进电机及减速器安装在横向溜板后方。

3.3 刀架部分

根据实际机床的加工切削需要和系统的T功能控制性能, 拆除原刀架和小拖板, 换上LD4-6132型四方位自动刀架。该刀架内带小容量交流电动机, 控制正转选刀。内置的4只霍尔元件检测刀位位置, 电动机反转完成刀具定位。

结束语

CA6140普通车床改造后, 加工有效行程X/Z轴分别为390/1400 mm;最大速度X/Z轴分别为1200/3000 mm/min;手动速度为400mm/min;手动快速为X/Z轴分别为1200/3000mm/min;纵向进给脉冲当量为0.005 mm/p, 横向进给脉冲当量为0.0025 mm/p, 数控刀架可进行4个方位的转换选择, 其重复定位精度在0.005 mm以下, 夹紧力在4000 N以上, 实现了开环数控自动化加工, 大大提高了加工工效, 增强了其适用性, 稳定了零件的加工质量, 并保留了原机床的基本结构和部分工作性能, 能节约资金, 缩短生产周期, 是工厂进行机械设备技术化改造的趋势。

参考文献

[1]蔡悦华, 刘文清, 何哲明.基于MCS-51单片机的普通机床数控改造[J].常德师范学院学报 (自然科学版) .

普通机床数控化改造的研究与分析第6篇

1 机床进行数控化改造的必要性

我国现有机床320多万台, 这些机床技术状况老化严重, 据统计, 全国30%左右设备在16年以上, 其中近30%的役龄超过了26年, 这些都说明目前我国还没有走上主要依靠科技进步对机床进行改造的轨道。另外, 随着科技的进步, 生产依赖于设备的程度日益增大, 企业的产量、质量、效率、成本、安全及环境保护和劳动情绪都受设备的制约, 实现企业的现代化己势在必行。但据资料介绍, 我国的金属切削机床年产量仅占同类设备拥有量的1/28, 如将每年生产的全部机床用来更换旧机床需要28年所以, 我国目前解决设备技术进步的主要途径是机床改造。

2 机床数控改造主要步骤

2.1 改造方案的确定

改造的可行性分析通过以后, 就可以针对工艺和机床现况确定改造方案, 一般包括:

(1) 机械修理与电气改造相结合

一般来说, 需进行电气改造的机床, 都需进行机械修理。机械性能的完好是电气改造成功的基础。

(2) 先局部后整体

确定改造步骤时, 应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行, 如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等, 待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。

(3) 根据使用条件选择系统

针对使用环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线, 甚至有否鼠害等外界使用条件, 这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据, 使改造后的电气系统有了可靠的使用保证。

(4) 改造范围确定

有时数控机床电气系统改造, 并不一定包含该机床全部电气系统, 应根据科学的测定和分析决定其改造范围。

2.2 改造的技术准备

改造前的技术准备充分与否, 很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括:

(1) 机械部分准备

为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。

(2) 旧系统电气资料消化

只有对旧系统电气资料进行充分的消化, 才能了解以前的设计思想, 才能更好完成新旧系统的衔接与转换。

(3) 新系统电气资料消化

新系统有许多新功能、新技术, 因此改造前应熟悉技术资料, 包括系统原理说明、线路图、plc梯形图及文本、安装调试说明、使用手册、编程手册等。

(4) 新旧系统接口的转换设计

全局改造的, 应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点等, 要求操作与维修方便、合理, 线路走向通顺、连接点少, 强弱电干扰小, 备有适当裕量等。局部改造的, 还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等。

(5) 调试步骤的确定

调试工作涉及机械、液压、电气, 调试步骤可从简到繁, 从小到大, 从外到里进行, 也可先局部后全局, 先子系统后整系统进行。

(6) 验收标准的确定

验收标准是对新系统的考核, 制定时必须实事求是。

2.3 改造的实施

准备工作就绪后, 即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为:

(1) 原机床的全面保养

机床经长期使用后, 会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在问题, 所以首先要进行全面保养。其次, 应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量, 记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用, 又可在改造结束时作对比分析用。

(2) 保留的电气部分最佳化调整

若对电气系统作局部改造, 则应对保留电气部分进行保养和最佳化调整。如强电部分的零件更换, 电机的保养, 变压器的烘干绝缘, 污染的清洁, 通风冷却装置的清洗, 伺服驱动装置的最佳化调整, 老化电线电缆的更新, 连接件的紧固等等。

(3) 原系统拆除

原系统的拆除必须对照原图纸, 仔细进行, 及时在图纸上作出标记, 防止遗漏或过拆 (局部改造情况下) 。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处, 应及时补充与修正。

(4) 合理安排新系统位置及布线

根据新系统设计图纸, 合理进行新系统配置, 包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。应确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。

(5) 调试

调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员随时记录, 以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度, 防止人身、设备事故发生;各运动坐标拖板处于全行程中心位置;能空载试验的, 先空载后加载;能模拟试验的, 先模拟后实动;能手动的, 先手动后自动。

2.4 验收工作及培训

验收工作应聘请有关的人员共同参加, 并按已制定的验收标准进行, 内容包括:

(1) 机床机械性能验收

经过机械修理和改造以及全面保养, 机床的各项机械性能应达到要求, 几何精度应在规定的范围内。

(2) 电气控制功能和控制精度验收

电气控制的各项功能必须达到动作正常, 灵敏可靠。控制精度应用标准计量器具 (如激光干涉仪、坐标测量仪等) 对照检查, 达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比, 获得量化的指标差。

(3) 试件验收

试件可验收机床刚度、力、运动轨迹、关联动作等。

(4) 图纸、资料验收

机床改造完后, 应及时将图纸 (包括原理图、配置图、接线图、梯形图等) 、资料 (包括各类说明书) 、改造档案 (包括改造前、后的各种记录) 汇总、整理、归档。保持资料的完整、有效、连续, 这对该设备的今后稳定运行是十分重要的。

(5) 操作、编程人员的技术培训

3 结束论

随着数字控制技术在机械加工行业的应用, 数控机床己成为生产企业的主要加工设备。用普通机床 (车、铣、钻) 改装成简易数控机床也随之得到了普及应用。通过改装机床或是提高了机床的生产效率和自动化程度、减轻了操作者的劳动强度, 或是提高了机床的加工精度和表面质量, 或是扩大了机床的加工能力和工艺范围, 均给生产企业带来了可观的经济效益和社会效益。

摘要：目前己经采用的机床改装方案中有:普通车床改装成液压仿形车床、外圆磨床加装自动测量装置改装、卧式车床改装成简易拉床、利用微电子显示技术改装普通锉床来提高锉床加工精度、普通车床改装成立式插床等。本文就此问题加以阐述。

关键词：机床改造,数控

参考文献

[1]陈适先.强力旋压及其应用.国防工业出版社, 1996.

[2]J.Geckler.Meta1Spinning Capabilities.Ma-chine Design.l985.

[3]吴孜越, 冯兰芳.C620普通车床的数控化改造.机床与液压, 2005 (8) ;211～213.

[4]傅家骥.工业经济学.清华大学出版社, 1996.

普通机床数控化改造思路探讨第7篇

目前,我国中小企业的机床多数还是普通机床,存在加工精度不高、加工的范围不大、工人劳动强度高等缺点,而采购新机床,特别是大批新数控机床投资大,不是一般企业能承受。因此,通过对普通机床数控化改造思路进行探讨,找出普遍适用的数控化改造思路,有助于一般企业提高普通机床的数控化改造技术,加快企业技改和产品换代升级,具有较大的实用性。

2 机床数控化改造单元[1,2,3,4]

2.1 数控系统

数控系统是数控机床的中枢,它接受输入装置送来的脉冲信息,进行编译、运算和逻辑处理后,输出各种信息和指令,控制机床的各个部分,进行规定的有序动作。

2.2 进给伺服系统

在数控机床上通常按不同的要求选用反应式步进电动机、混合式步进电动机、直流伺服电动机或交流伺服电动机。

2.3 检测元件

检测元件检测位移和速度的实际值,并向数控装置或伺服装置发送反馈信号,从而构成闭环控制。如光电编码器、光栅尺等。

2.4 直线滚动导轨副

直线滚动导轨副可使机床的零部件(如床鞍)执行往复直线运动。

2.5 机械传动部件

将伺服电动机的旋转运动转变为执行部件的直线运动或回转运动等运动的部件。如电动刀架、滚珠丝杆副、齿轮传动部件、数控回转工作台、数控分度工作台等。

一台新的数控机床,在设计上要达到:有高的静动态刚度;运动副之间的摩擦系数小,传动无间隙;功率大;便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求,还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求,才能获得预期的改造目的。

(1)滑动导轨副

对数控车床来说,导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外,还要有良好的耐摩擦、磨损特性,并避免因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度,以减少导轨变形对加工精度的影响,还要有合理的导轨防护和润滑。

(2)齿轮副

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度,数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动,因而改造时,机床主要齿轮必须满足数控机床的要求,以保证机床加工精度。

(3)滑动丝杠与滚珠丝杠

丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠,但应检查原丝杠磨损情况,如螺距误差、螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况下滑动丝杠应不低于6级,螺母间隙过大则需更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低,但难以满足精度较高的零件加工。

滚珠丝杠摩擦损失小,效率高,其传动效率可在90%以上;精度高,寿命长;启动力矩和运动时力矩相接近,可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。

3 普通机床数控化改造思路及举例[9～12]

3.1 普通机床进给机构数控化改造

3.1.1 普通车床数控化改造思路分析

普通车床在加工时,刀具的进给运动要么是手动进给(大拖板、中拖板、小拖板或尾座),要么是自动走刀,但只能是大拖板或中拖板当中的一轴,不能两者同时自动走刀,刀架的转动也是手动。如果将普通车床的X、Z两轴分别加装步进电机和滚珠丝杆,在数控系统的控制下,就能使X、Z两轴联动,于是就实现了自动进刀,如果加装了电动刀架,那么刀架的转动也由数控系统控制。

3.1.2 普通车床数控化改造参数

选用广州数控设备厂生产的GSK980T数控系统、DA98交流伺服单元及4工位自动刀架对C6140车床X、Z两轴进行数控改造;保留了原有的主轴系统和冷却系统;改造的两轴在机械上采用了滚珠丝杆及同步带传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修及整机的安装和调试。车床改造后,加工有效行程X/Z轴分别为390mm/730mm;最大速度X/Z轴分别为1200mm/min/3000mm/min;手动速度为400mm/min;手动快速为X/Z轴分别为1200/3000mm/min;机床最小移动单位为0.001mm。

3.1.3 普通机床进给机构数控化改造应用

(1)车床X、Z两轴联动,能使机床在端面、内孔或外圆上车削任何半径的圆弧,不象普通车床只能加工直线,加工曲线需要靠模;

(2)车床改装添置电动刀架后,能提高生产效率,比手工转动刀架节约了时间,提高了加工精度;

(3)进给方式实现数控后,有利于提高加工性能,如在普通钻床或攻丝机上改装数控进刀后,能使进刀按“接触工件时慢→加工时快→加工即将完成时慢”的方式进行,特别适合加工小孔或攻丝;

(4)车床改造时添置编码器后,能使工件转动与刀架在Z轴(或X轴)方向上按所需要的任何比例运动,改变了普通车床加工螺纹时螺距受挂轮的传动比的限制。

3.2 普通机床工件转动机构数控化改造

3.2.1 普通铣床数控化改造思路分析

普通铣床在加工时,经常利用分度头将工件进行分度,由于是手工分度,效率低,精度低,易出错。如果用数控分度头代替普通分度头,并对铣床进行X、Y两轴(或X、Y、Z三轴)数控改造,就能实现自动进刀→自动退刀→自动分度→自动进刀,大大提高效率,减少手工操作。

3.2.2 普通铣床数控化改造参数

选用数控分度头,用三坐标数控系统、步进驱动系统对X53铣床进行X、Y、Z三轴数控改造;保留了原有的主轴系统和冷却系统;改造的三轴在机械上采用了滚轴丝杆及齿轮传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修,最后是整机的安装和调试。铣床改造后,加工有效行程X/Y/Z轴分别为630mm/240mm/280mm;最大速度X/Y/Z轴分别为3000mm/min/1000mm/min/600mm/min;手动进给速度X/Y/Z轴分别为2000mm/min/800mm/min/500mm/min;最小移动单位为0.001mm。

3.2.3 普通机床工件转动机构数控化改造应用

(1)铣床X、Y、Z中两轴联动,能使机床加工曲线或曲面;

(2)铣床改造时添置数控分度头后,能提高生产效率,比手工分度节约了时间,提高了加工精度;

(3)进给方式实现数控后,有利于提高加工性能,如在铣加工时,能使进刀按“接触工件时慢→加工时快→加工即将完成时慢”的方式进行,并能实现自动分度和自动铣削进给;

(4)铣床改造时添置编码器后,能使工件转动(即分度头转动)与床鞍在Y轴(或X轴)方向上运动按所需要的任何比例运动,铣削任何螺距的螺旋槽。

3.3 普通机床传动链数控化改造

3.3.1 铣齿机数控化改造思路分析

奥利康铣齿机切齿加工时存在三个相关联的连续旋转运动:(1)铣刀盘旋转切削运动;(2)工件(轮坯)的旋转分齿运动;(3)机床摇台相对于工件的展成运动。

由于摇台转动(即进给运动)使平面产形齿轮在铣刀盘旋转切削运动的基础上产生附加运动,这样工件的旋转分齿运动必须在原来运动的基础上产生相应的附加运动(差动),通过这种滚切运动形成所需要的齿形。

当机床工作时,如果用编码器来跟踪机床中铣刀盘旋转切削运动,那么铣刀盘旋转切削运动、工件(轮坯)旋转分齿运动和摇台相对于工件的展成运动三者之间的关系与数控车床加工螺纹时相当,因此可以尝试用车床数控系统对铣齿机进行数控化改造。

机床中铣刀盘旋转切削运动、工作(轮坯)的旋转分齿运动和摇台相对于工作的展成运动三者之间的运动关系与螺纹切削相当,亦即数控铣齿机的切齿过程“就是”螺纹切削过程。

机床数控化改造原理示意图如图1所示。

机床数控化改造电气部分略。

3.3.2 铣齿机数控化改造主要零部件参数

铣齿机数控化改造主要零部件参数如表1所示。

1.工件电机2.摇台电机3.编码器4.刀盘电机5.摇台座6.摇台7.刀盘8.工件9.工件箱回转板

注:床位的移动方式不变

3.3.3 普通机床传动链数控化改造应用

(1)车床改造时添置编码器后,能使工件转动与刀架在Z轴(或X轴)方向上按所需要的任何比例运动,原机床内部结构简化,传动链缩短,改变了普通车床加工螺纹时螺距受挂轮的传动比的限制。

(2)数控化改造后的H1-003铣齿机,在加工直径110mm的齿轮(甚至加工直径达125mm的齿轮)时机床震动小,齿轮齿面粗糙度好、精度高,生产率高。

(3)滚齿机改造时添置编码器后,能使滚刀转动、工件转动与进给运动实现联动,原机床内部结构简化,传动链缩短,改变了普通滚齿机加工齿轮时受挂轮的传动比的限制,提高了机床精度。

4 结束语

由于经改造的机床中进刀、刀架转动、工件转动、联动、编码器等方式均由数控系统控制,提高了机床的加工性能和加工效率。

由于采用数控化改造,使之较普通机床内部结构简化,传动链缩短,增强了刚性,扩大了加工范围,提高了精度,降低了操作者的劳动强度,提高了生产率。

由于采用数控化改造,使之较普通机床内部结构简化,传动链缩短,使中小企业自行设计制造较高精度的专用机床成为可能。

本文的设计思路、方法和相关技术对机床制造厂和机械加工厂的机床数控化改造具有较大的参考价值。

参考文献

[1]王志明.数控技术[M].上海:上海大学出版社,2009.

[2]李金伟,马伟民.实用数控机床技术手册[M].北京:化学工业出版社,2007.

[3]文怀兴.数控铣床设计[M].北京:化学工业出版社,2005.

[4]张柱银.数控原理与数控机床[M].北京:化学工业出版社,2003.

[5]毕毓杰.机床数控技术[M].北京:机械工业出版社,2000.

[6]杨绍荣.H1-003铣齿机数控化改造设计[J].金华职业技术学院学报,2007(6):7-10.

[7]袁哲俊.齿轮刀具设计[M].北京:新时代出版社,1983.

[8]《机械设计实用手册》编委会.机械设计实用手册(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2009.

[9]《齿轮手册》编委会.齿轮手册(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2000.

[10]杨绍荣.基于数控技术的铣齿机改造[J].机械制造,2010(4):82-84.

[11]董学朱.摆线齿锥齿轮及准双曲面齿轮设计和制造[M].北京:机械工业出版社,2002.

普通车床数控化改造研究与实践第8篇

工业制造产业是每个国家社会经济活动赖以发展的根本,是国家支柱产业的重要组成部分,其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要标志。机床是工业制造产业重要的生产工具,提高机床的自动化生产能力是工业制造产业技术改造和技术发展的必由之路,而普通车床数控化改造是这条路上的主要内容,因为普通车床数控化改造能在减少浪费、节约投资成本的情况下帮助企业提高机械自动化生产水平。

机床(Machine Tool)诞生于17世纪中期,是利用金属切削原理将金属毛坯件加工成机械零件的机械加工设备,通俗来讲就是制造机器的机器,又称为“工作母机”或“工具机”。先进的、高度自动化的机床是机械制造工业的基础,肩负着为国民经济和国防工业提供现代化技术装备的任务。以机床为基础的机床工业技术水平很大程度上标志着一个国家的工业生产能力和科学化水平。

1普通机床数控化改造的必要性

普通金属切削机床是利用待加工件与刀具之间的相对运动完成对毛坯件的机械加工,是我国机械制造领域国防工业和机械制造发展进程中使用最多的一类机床。普通金属切屑机床种类繁多、分类复杂,若按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。

到21世纪的今天,随着信息、计算机、网络技术和机电一体化的高速发展,伴随着加工方式的改变以及企业转型升级的需要,普通金属切削机床的使用范围越来越窄,零件加工受限制条件越来越多,无法加工形状复杂零件、自动化程度不高、加工精度难以保证等方面的缺陷尤为明显。如何将对现有普通金属切削机床进行数控化改造,以更好地满足生产、教学、研究的现实需要,扩大普通金属切削机床使用范围,提高设备利用率,仍是摆在众多生产企业、学校学院和研究机构面前的一个课题。

另外,对普通金属切削机床进行数控化改造后还有利于提高加工精度和加工产品的稳定性;有利于扩大加工零件范围,能加工单件、中小批量生产且形状较为复杂的零件等;有利于节约企业生产成本,减少劳动时间,提高生产效率;有利于降低人为操作的影响,减轻工人劳动强度。

2普通机床数控化改造的内容

普通金属切削机床的数控化改造内容主要包括三个方面:

(1)对普通机床数控化改造的经济实用性评估:主要包括机床的结构、性能、功能、加工精度、基本部件、主要结构件、驱动系统和刀具系统等方面的比较分析。从生产实际、可行性和现实可操作的角度出发,结合实际,开展调查研究,分析比较机床自身价格和数控化改造价格,判断改造所需资金投入的比例是否合理。

(2)机械部件的改装:主要包括机床导轨精度修复,根据精度要求合理选择滚珠丝杆或滑动丝杆,特别要注意防止硬质颗粒状杂物进入滑动面损伤导轨。对于机床主轴箱传动部件改造,选择的齿轮传动应该较好满足数控机床的传动要求,确保传动精度达到要求。另外还有机床进给系统机械传动部件改造以及车床刀具装夹机械改造等等。

(3)电气控制系统的改造:主要是基于PLC技术的控制系统改造。包括主轴驱动系统改造、伺服系统改造和刀架电动机控制线路系统改造等,如图1所示。

3普通机床数控化改造的一般步骤

(1)通过前期调查研究,明确数控化改造目标。主要包括机床数控化改造的原因分析、改造后要实现的功能、改造成本分析比较。

(2)数控化改造总体方案设计。主要包括数控系统的类型遴选、机械部分总体改造思路、电气部分总体改造思路。

(3)数控化改造设计计算。主要包括机械部件改造所需的设计计算依据和结果、选用部件的具体型号、装配图绘制。

(4)数控化改造中的部件制造、安装。主要包括改造机床的制造、机械零部件的制造和安装。

(5)数控化改造后的功能调试和系统完善。主要包括动力传输系统、控制系统和进给系统的功能调试以及运行数据的完善。