對于普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造,在考慮總體設計方案時,應遵循的原則是:在滿足設計要求的前途下,對機床的改動應盡可能的少,以降低成本。 一、車床的數(shù)控改造
+ j$ \. d% ?. e1、數(shù)控機床工作原理及組成
& ^# {: z' J, p# `1)數(shù)控機床工作原理:0 r/ J6 t7 A& {7 F" M
數(shù)控機床加工零件時,首先應編制零件的加工程序,這是數(shù)控機床的工作指令。將加工程序輸入到數(shù)控裝置,再由數(shù)控裝置控制機床主運動的變化、起停,進給運動的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻潤滑的開、關等動作,使刀具與工件及其它輔助裝置嚴格的按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作,從而加工出符合要求的零件。& r" @2 D, x! u
2)數(shù)控機床的組成:
1 S* u$ c8 f8 P 數(shù)控機床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體等四部分組成( z. N. Q' ~8 |8 ^5 j
2、設計內(nèi)容及任務6 @' j9 V8 g) H# B- m
普通車床(C618)的數(shù)控改造設計內(nèi)容包括:總體方案的確定和驗證、機械改造部分的設計計算(包括縱向、橫向進給系統(tǒng)的設計與計算)、主運動自動變速原理及改造后的機床傳動系統(tǒng)圖的設計、機床調(diào)速電動機控制電路的設計、電磁離合器的設計計算。。
) O) R4 N5 i6 p 本設計任務是對C618臥式車床進行數(shù)控化改造,實現(xiàn)微機對車床的數(shù)控化控制。利用微機對車床的縱向、橫向進給系統(tǒng)進行數(shù)字控制,并要達到縱向最小運動單位為0.01 /脈沖,橫向最小運動單位0.005 /脈沖,主運動要實現(xiàn)自動變速,刀架要改造成自動控制的自動轉(zhuǎn)位刀架,要能自動的切削螺紋。
8 Q3 p3 q7 ~0 `. [3、數(shù)控部分的設計改造
4 A' k' ?2 b3 M, n9 l1)數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定
# f# Y" x0 G6 P: P 數(shù)控系統(tǒng)按其運動軌跡可分為:點位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。點位控制系統(tǒng)只要求控制刀具從一點移到另外一點的位置,而對于運動軌跡原則上不加控制。連續(xù)控制系統(tǒng)能對兩個或兩個以上坐標方向的位移進行嚴格的不間斷的控制。由于C618車床要加工復雜輪廓零件,所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。5 q5 B. w/ s z" P4 y5 M' m
2)伺服進給系統(tǒng)的設計改造; s4 ~, B. s# C! L) C; U
數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。
: B% U C( t4 r" C9 k. g閉環(huán)控制方案的優(yōu)點是可以達到和好的機床精度,能補償機械傳動系統(tǒng)中的各種誤差,消除間隙、干擾等對加工精度的影響。但他結構復雜、技術難度大、調(diào)式和維修困難、造價高。
8 e6 d m# q1 O/ ~ 半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬,過載能力強,又采用反饋控制,因此性能遠優(yōu)于以步進電動機驅(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng)。但是,采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復雜,設計上也要有其自身的特點,技術難度較大。% }- i1 M3 r/ P" D
開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路,因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差,但其結構簡單,易于調(diào)整,所以常用于精度要求不高的場合。
; y; c3 g/ K3 P/ P/ r5 Y 經(jīng)過上序比較,由于所改造的C618車床的目標加工精度要求不高,所以決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。
' C( R2 c. `" J+ b7 F+ V3)數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設計
p# m& o {, \! o+ V% H& Q6 { 數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成,硬件是控制系統(tǒng)的基礎,性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。" t6 c( ^$ ]6 n. m$ P) O6 ?$ X |
數(shù)控裝置的設計方案通常有:
- B* |1 w) @6 P●可以全部自己設計制作3 \; \% T8 }5 b$ n
●可以采用單板機或STD模塊或工控機改制7 k. h3 P& Z. D8 f; B9 G: \
●可以選用現(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應化改動
- H! @$ W9 _) @ 在普通機床的經(jīng)濟型數(shù)控改造中,由于第一種設計周期較長且不經(jīng)濟,同時質(zhì)量也難于保證。第二種則更加不經(jīng)濟。所以不課程設計將采取第三鐘方案。0 s" V: h) L1 w+ K
4、機械改造部分的設計* Y$ P) a7 a i' |& [0 I
1)主傳動部分的改造設計
6 R7 W9 D! m) l( v 將原機床的主軸電動機換成變頻調(diào)速電動機,無級調(diào)速部分由變頻器控制。將原機床的主軸手動變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機構。改造后使其主運動和進給運動分離,主軸電動機的作用只是帶動主軸旋轉(zhuǎn)。6 r( ^# u7 ?' M/ J( v
2)進給機構的改造0 O. P# V* L! f
將原機床的掛輪機構、進給箱、溜板箱、滑動絲杠、光杠等全部拆除。縱向、橫向進給以步進電動機作為驅(qū)動元件經(jīng)一級齒輪減速后,由滾珠絲杠傳動。
/ D d9 I* d( R( ~4 \; y r3)其它部件的改造2 j+ J0 b) \' r# _
刀架部分:拆除原手動刀架和小拖板,安裝由微機控制的四工位電動機刀架,該刀架具有重復定位精度高、剛性好、使用壽命長、工藝性好等優(yōu)點。( j( v. K! V1 J7 \1 \8 J
二、可行性論證" t8 O1 J8 V3 R" a, X. \) ]
根據(jù)《自動化制造系統(tǒng)》,可行性論證使用戶建造自動化制造系統(tǒng)項目前所進行的技術和經(jīng)濟性分析報告,是上級主管部門審定和批準立項的基本依據(jù)。同樣,在進行普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造之前進行合理的、科學的可行性論證是必要的。# x( W7 v4 q& X7 b, a6 O
根據(jù)傳統(tǒng)的論證方法,普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造的可行性論證應圍繞以下幾個方面進行,即企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀及存在的問題分析,企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標,改造的基礎條件、目標、技術方案、投資概算、效益分析,改造后車床的實施計劃,結論等。
2 y N! s8 U. k 由于本設計僅作為大學本科生的畢業(yè)設計,故在此,設計者僅對改造的投資概算作一簡要的可行性論證。
3 o( g, l Y0 m: ]本改造設計是對普通車床C618進行經(jīng)濟型數(shù)控改造。在改造設計中,采用的是廣州數(shù)控設備廠生產(chǎn)的GSK980T型數(shù)控系統(tǒng),加上兩臺伺服電機,兩套滾珠絲杠副和相配的傳動部分以及齒輪副,一臺變頻調(diào)速電動機,四個電磁離合器以及主傳動部分的齒輪副。這樣設備改造費用和舊設備費用總計不會超過15萬元。因此,對普通車床作經(jīng)濟型數(shù)控改造適合我國國情,是國內(nèi)企業(yè)提高車床的自動化能力和精密程度的有效選擇。它具有一定的典型性和實用性。# k. n8 i X% r _8 ~; Z9 Y
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