淺析普通機床的數控改造
2018-5-30 來源：河南省開封市高級技工學校 作者：袁順建
數控機床在機械加工行業中的應用越來越廣泛。數控機床的發展, 一方面是全功能、高性能; 另一方面是簡單實用的經濟型數控機床, 具有自動加工的基本功能,操作維修方便。數控機床的改造目的是要求機床穩定可靠, 以盡可能低的故障率運轉。現將應用微機控制系統對C620- 1 車床改造過程進行綜合分析。
一、微機控制系統的選擇
目前市場上數控系統的類型比較多, 選擇前首先應對擬改造的數控機床自身功能有一個充分的了解, 可依據價格合理、技術先進、服務方便的原則選擇數控系統。這對于實現較高的性能價格比非常重要。數控系統所具有的功能要與準備改造的數控機床所能達到功能相匹配,盡量減少過剩的數控功能。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的控制要求。
—運動控制卡采用由ADVANTECH 公司生產的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位的數字輸入、輸出口, 可實現三軸聯動。
—光電耦合電路是自己設計的, 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, 提高系統的穩定性。
—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。
—步進電機及其驅動器是采用南京四通公司的。驅動器的輸入電壓45V, 考慮步進電機的步距角和絲桿的螺距, 本系統X 軸的脈沖當量是0.00125, Z 軸的脈沖當量是0.0025。完全能夠達到0.005mm 的加工精度要求。
—各種限位開關、減速開關、回零開關均安裝在機床本體上, 限位開關是起著硬件限位的作用, 當車床加工工件超出加工范圍時, 車床自動停止加工。減速開關的作用是當車床刀架回零并走到車床零點附近時, 減速開關被開啟并通知車床減速走到零位置。
二、機械部分的改造
為了充分發揮數控系統的技術性能, 保證改造后的車床在系統控制下重復定位精度, 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。該系統的主軸速度也是有級調速, 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需要通過設置變頻器來實現。利用變頻器的五個端子, 可以用數字量控制電機的正、反轉, 停止及各檔速度。本變頻器是松下產品, 其中七檔頻率在A20~A26 中設置, 端口應該由端口控制器(A1) 控制。本系統沒有采用手工機械調速, 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速。
2.進給系統的設計
進給系統要盡可能減少中間傳動環節。本車床的X、Z 兩軸進給系統去掉了原來的進給系統的中間傳動環節, 直接采用了步進電機+剛性聯軸器+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,應充分考慮機床零件、部件的耐磨性, 尤其是機床導軌的耐磨性。
在改造中利用舊床身, 采用GCR15 軸承鋼淬硬到HRC56- 62 制成導軌, 用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。粘接前的導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用數控系統T 功能, 經多次調研和試用, 最后確定采用WZD4 型自動刀架。該刀架體積小, 重復定位精度高,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, 提高了產品質量, 而改造所需費用僅是購買簡易數控車床價格的一半。
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