淺析普通機床的數(shù)控改造
2018-5-30 來源：河南省開封市高級技工學(xué)校 作者：袁順建
數(shù)控機床在機械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。數(shù)控機床的發(fā)展, 一方面是全功能、高性能; 另一方面是簡單實用的經(jīng)濟型數(shù)控機床, 具有自動加工的基本功能,操作維修方便。數(shù)控機床的改造目的是要求機床穩(wěn)定可靠, 以盡可能低的故障率運轉(zhuǎn)?，F(xiàn)將應(yīng)用微機控制系統(tǒng)對C620- 1 車床改造過程進行綜合分析。
一、微機控制系統(tǒng)的選擇
目前市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型比較多, 選擇前首先應(yīng)對擬改造的數(shù)控機床自身功能有一個充分的了解, 可依據(jù)價格合理、技術(shù)先進、服務(wù)方便的原則選擇數(shù)控系統(tǒng)。這對于實現(xiàn)較高的性能價格比非常重要。數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能要與準(zhǔn)備改造的數(shù)控機床所能達到功能相匹配,盡量減少過剩的數(shù)控功能。故總體配置方案如下:
—PC 機采用工控PC 機可滿足該控制系統(tǒng)的控制要求。
—運動控制卡采用由ADVANTECH 公司生產(chǎn)的PCL 運動控制卡。該卡是一種高速三軸步進電機運動控制卡, 它有16位的數(shù)字輸入、輸出口, 可實現(xiàn)三軸聯(lián)動。
—光電耦合電路是自己設(shè)計的, 它的作用是能夠隔離外部干擾信號對運動控制卡的信號沖擊, 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
—機床本體是由C620- 1 車床改造而來, 拆除原來的絲桿、溜板箱、變速箱等, 保留原來的三爪卡盤等。
—步進電機及其驅(qū)動器是采用南京四通公司的。驅(qū)動器的輸入電壓45V, 考慮步進電機的步距角和絲桿的螺距, 本系統(tǒng)X 軸的脈沖當(dāng)量是0.00125, Z 軸的脈沖當(dāng)量是0.0025。完全能夠達到0.005mm 的加工精度要求。
—各種限位開關(guān)、減速開關(guān)、回零開關(guān)均安裝在機床本體上, 限位開關(guān)是起著硬件限位的作用, 當(dāng)車床加工工件超出加工范圍時, 車床自動停止加工。減速開關(guān)的作用是當(dāng)車床刀架回零并走到車床零點附近時, 減速開關(guān)被開啟并通知車床減速走到零位置。
二、機械部分的改造
為了充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)性能, 保證改造后的車床在系統(tǒng)控制下重復(fù)定位精度, 微機給無爬行、使用壽命長、外型美觀的機械部分作了如下改動。
1.主軸系統(tǒng)改造
拆除了原來的主軸變速箱, 采用變頻器+皮帶+主軸+編碼器。該系統(tǒng)的主軸速度也是有級調(diào)速, 共7 級, 速度可以從40r/min 到1200r/min, 不過每一檔的速度可以根據(jù)需要通過設(shè)置變頻器來實現(xiàn)。利用變頻器的五個端子, 可以用數(shù)字量控制電機的正、反轉(zhuǎn), 停止及各檔速度。本變頻器是松下產(chǎn)品, 其中七檔頻率在A20~A26 中設(shè)置, 端口應(yīng)該由端口控制器(A1) 控制。本系統(tǒng)沒有采用手工機械調(diào)速, 所有的速度均由G 代碼中的S 命令來控制。軟件可以讀取G 代碼, 自動控制主軸電機轉(zhuǎn)速。
2.進給系統(tǒng)的設(shè)計
進給系統(tǒng)要盡可能減少中間傳動環(huán)節(jié)。本車床的X、Z 兩軸進給系統(tǒng)去掉了原來的進給系統(tǒng)的中間傳動環(huán)節(jié), 直接采用了步進電機+剛性聯(lián)軸器+滾珠絲桿的傳動方案。拆除原來的絲桿, 增加少量的機械附件, 就可安裝步進電機及滾珠絲桿螺母。據(jù)計算, 要求步進電機的扭距是5N.m。我們選用的步進電機是南京四通公司的86BYG250C- SAFRBC- 0302, 步距角選用0.9/ 1.8, 扭距是7.5N.m。驅(qū)動器的型號是SH20806, 輸入電壓是45V。
3.床身改造
為使改造后的機床有較高的開動率和精度保持性,應(yīng)充分考慮機床零件、部件的耐磨性, 尤其是機床導(dǎo)軌的耐磨性。
在改造中利用舊床身, 采用GCR15 軸承鋼淬硬到HRC56- 62 制成導(dǎo)軌, 用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。粘接前的導(dǎo)軌工作表面采用磨削加工, 表面粗糙度Ra0.8mm, 以提高粘接強度。
4.自動換刀裝置
為了滿足在一臺機床上一次裝夾完成多工序加工和應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)T 功能, 經(jīng)多次調(diào)研和試用, 最后確定采用WZD4 型自動刀架。該刀架體積小, 重復(fù)定位精度高,適用于強力車削并安全可靠。
三、效率與效果
車床經(jīng)改造后不但保持了原機床主軸傳動部分變速范圍廣的特點, 在機床運動控制上還可以利用編程語言編程控制。實踐證明該機床操作方便, 降低了操作者勞動強度, 提高了產(chǎn)品質(zhì)量, 而改造所需費用僅是購買簡易數(shù)控車床價格的一半。
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