淺析普通機(jī)床的數(shù)控改造
2018-5-30 來(lái)源：河南省開(kāi)封市高級(jí)技工學(xué)校 作者：袁順建
數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展, 一方面是全功能、高性能; 另一方面是簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床, 具有自動(dòng)加工的基本功能,操作維修方便。數(shù)控機(jī)床的改造目的是要求機(jī)床穩(wěn)定可靠, 以盡可能低的故障率運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)將應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)C620- 1 車床改造過(guò)程進(jìn)行綜合分析。
一、微機(jī)控制系統(tǒng)的選擇
目前市場(chǎng)上數(shù)控系統(tǒng)的類型比較多, 選擇前首先應(yīng)對(duì)擬改造的數(shù)控機(jī)床自身功能有一個(gè)充分的了解, 可依據(jù)價(jià)格合理、技術(shù)先進(jìn)、服務(wù)方便的原則選擇數(shù)控系統(tǒng)。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)較高的性能價(jià)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(jī)床所能達(dá)到功能相匹配,盡量減少過(guò)剩的數(shù)控功能。故總體配置方案如下:
—PC 機(jī)采用工控PC 機(jī)可滿足該控制系統(tǒng)的控制要求。
—運(yùn)動(dòng)控制卡采用由ADVANTECH 公司生產(chǎn)的PCL 運(yùn)動(dòng)控制卡。該卡是一種高速三軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡, 它有16位的數(shù)字輸入、輸出口, 可實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)。
—光電耦合電路是自己設(shè)計(jì)的, 它的作用是能夠隔離外部干擾信號(hào)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡的信號(hào)沖擊, 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
—機(jī)床本體是由C620- 1 車床改造而來(lái), 拆除原來(lái)的絲桿、溜板箱、變速箱等, 保留原來(lái)的三爪卡盤等。
—步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器是采用南京四通公司的。驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓45V, 考慮步進(jìn)電機(jī)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(dá)到0.005mm 的加工精度要求。
—各種限位開(kāi)關(guān)、減速開(kāi)關(guān)、回零開(kāi)關(guān)均安裝在機(jī)床本體上, 限位開(kāi)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(shí), 車床自動(dòng)停止加工。減速開(kāi)關(guān)的作用是當(dāng)車床刀架回零并走到車床零點(diǎn)附近時(shí), 減速開(kāi)關(guān)被開(kāi)啟并通知車床減速走到零位置。
二、機(jī)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(jī)給無(wú)爬行、使用壽命長(zhǎng)、外型美觀的機(jī)械部分作了如下改動(dòng)。
1.主軸系統(tǒng)改造
拆除了原來(lái)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(jí)調(diào)速, 共7 級(jí), 速度可以從40r/min 到1200r/min, 不過(guò)每一檔的速度可以根據(jù)需要通過(guò)設(shè)置變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用變頻器的五個(gè)端子, 可以用數(shù)字量控制電機(jī)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(méi)有采用手工機(jī)械調(diào)速, 所有的速度均由G 代碼中的S 命令來(lái)控制。軟件可以讀取G 代碼, 自動(dòng)控制主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速。
2.進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
進(jìn)給系統(tǒng)要盡可能減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)。本車床的X、Z 兩軸進(jìn)給系統(tǒng)去掉了原來(lái)的進(jìn)給系統(tǒng)的中間傳動(dòng)環(huán)節(jié), 直接采用了步進(jìn)電機(jī)+剛性聯(lián)軸器+滾珠絲桿的傳動(dòng)方案。拆除原來(lái)的絲桿, 增加少量的機(jī)械附件, 就可安裝步進(jìn)電機(jī)及滾珠絲桿螺母。據(jù)計(jì)算, 要求步進(jìn)電機(jī)的扭距是5N.m。我們選用的步進(jìn)電機(jī)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(dòng)器的型號(hào)是SH20806, 輸入電壓是45V。
3.床身改造
為使改造后的機(jī)床有較高的開(kāi)動(dòng)率和精度保持性,應(yīng)充分考慮機(jī)床零件、部件的耐磨性, 尤其是機(jī)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(qiáng)度。
4.自動(dòng)換刀裝置
為了滿足在一臺(tái)機(jī)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(dòng)刀架。該刀架體積小, 重復(fù)定位精度高,適用于強(qiáng)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(jī)床主軸傳動(dòng)部分變速范圍廣的特點(diǎn), 在機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制上還可以利用編程語(yǔ)言編程控制。實(shí)踐證明該機(jī)床操作方便, 降低了操作者勞動(dòng)強(qiáng)度, 提高了產(chǎn)品質(zhì)量, 而改造所需費(fèi)用僅是購(gòu)買簡(jiǎn)易數(shù)控車床價(jià)格的一半。
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