《中職數(shù)控機床及應(yīng)用（主編陳玉杰北理工版）課件第6章普通機床的數(shù)控化改造01》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《中職數(shù)控機床及應(yīng)用（主編陳玉杰北理工版）課件第6章普通機床的數(shù)控化改造01（35頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第6章 普通機床的數(shù)控化改造,本章概述,本章將對普通機床數(shù)控化改造的方法和方案選擇作一般性的介紹;簡單介紹典型開環(huán)伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計計算及機械結(jié)構(gòu)特點;以臥式車床數(shù)控化改造為例，詳細分析設(shè)計步驟、改造方法;介紹數(shù)顯技術(shù)在機械設(shè)備改造中的應(yīng)用。,教學目標,1.知道數(shù)控化改造的優(yōu)越性，掌握數(shù)控化改造的主要內(nèi)容，理解用微機技術(shù)改造普通機床,2.知道普通機床數(shù)控化改造的過程。,3.了解直線感應(yīng)器、光柵尺和磁尺在機械設(shè)備改造中的應(yīng)用。,下一頁,第6章 普通機床的數(shù)控化改造,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,6.2普通

2、機床數(shù)控化改造實例,6.3 數(shù)顯技術(shù)在機械設(shè)備改造中的應(yīng)用,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,數(shù)控機床在現(xiàn)代機械加工中起著舉足輕重的作用，機床數(shù)控化率已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志。提高機床數(shù)控化率有兩個途徑:一是購置新的數(shù)控機床，即更新設(shè)備;二是改造舊機床，配置數(shù)控系統(tǒng)，把舊機床改造成數(shù)控機床。,所謂機床的數(shù)控化改造是指應(yīng)用現(xiàn)代的數(shù)控成熟技術(shù)和經(jīng)驗，以適應(yīng)生產(chǎn)的具體要求為目的，改變現(xiàn)有機床的結(jié)構(gòu)，給舊機床換上新部件、新裝置和新附件，提高現(xiàn)有機床的技術(shù)性指標，使之全部或局部到達新數(shù)控機床的水平。,返回,下一頁,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,6.1.1機床數(shù)控化改造的一般步驟,1.明確微機

3、改造的任務(wù)和目標,在確定機床微機改造的總體方案時，首先要提出明確的技術(shù)經(jīng)濟指標。例如，有的是為了解決難加工的曲線曲面，有的是為了提高勞動生產(chǎn)率，有的是為了提高零件加工的一致性等，一般都應(yīng)有明確的工藝目的，由此確定改造的對象和技術(shù)要求，將具體的技術(shù)參數(shù)用文件形式固定下來，編寫出設(shè)計任務(wù)書，作為設(shè)計的原始依據(jù)。,上一頁,返回,下一頁,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,2.總體方案設(shè)計,總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括:系統(tǒng)運動方式確實定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動方式確實定，計算機系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。應(yīng)根據(jù)設(shè)計任務(wù)和要求進行調(diào)研，查閱技術(shù)資料，提出系統(tǒng)的總體方案，并對方案進行分析比較和論證，最后確定總

4、體方案。確定方案時，應(yīng)仔細地考慮機床與控制局部相互間的各種要求，做出合理的設(shè)計，不僅要考慮各種高效能、自動化要求，也要考慮被改造機床的具體條件，使技術(shù)的先進性與經(jīng)濟的合理性較好地統(tǒng)一起來。,下一頁,上一頁,返回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,3.設(shè)計計算及結(jié)構(gòu)改裝,根據(jù)改造后機床的加工工藝范圍，初步選定切削用量，刀具運動路線等，計算切削力及切削功率，從而計算出進給系統(tǒng)需要的功率和力矩等，以選擇數(shù)控系統(tǒng)及馭動元件。大多數(shù)的微機數(shù)控裝置配用步進電機，也有一些性能要求較高的系統(tǒng)采用直流伺服電機。機床的工作臺(或刀架)及其傳動機構(gòu)是機床改造的重點，改造的好壞直接影響到伺服系統(tǒng)的品質(zhì)，可以說機床的微機

5、改造是從機械局部改造的整體方案人手的，設(shè)計時可借鑒數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求。隨著數(shù)控機床的開展，許多數(shù)控機床的零配件也已經(jīng)開始成批生產(chǎn)，形成專門的配套供給，如滾珠絲杠螺母副、車床的自動換刀刀架等目前都有現(xiàn)成產(chǎn)品供給，這給機床改造工作帶來很大方便。,為防止出錯，機械、液壓氣動回路、軟件、接口電路和強電邏輯回路需交叉設(shè)計，還應(yīng)充分注意信號檢測元件的安裝、連接設(shè)計。,上一頁,下一頁,返回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,4.制造、安裝、調(diào)試,制造、安裝、調(diào)試是改造的關(guān)鍵之一。一般應(yīng)預(yù)先將數(shù)控系統(tǒng)、接口電路等脫機運行，機械及液壓氣動裝置也應(yīng)單獨運行，在確定無誤后，才能聯(lián)機調(diào)試。調(diào)試時應(yīng)遵循先手動、

6、后自動，先空運行、后試切的原那么。,調(diào)試合格后，要按設(shè)計要求進行負荷切削試驗和各項精度指標的考核，直至加工出合格的產(chǎn)品為止，然后交車間使用，并協(xié)助培訓操作和維修人員。設(shè)備投產(chǎn)后要及時總結(jié)，在可能的條件下，采用更新的技術(shù)，進一步完善原設(shè)計。,上一頁,下一頁,返回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,機床數(shù)控化改造的優(yōu)越性,采用國內(nèi)外先進工藝、先進技術(shù)對舊機床進行改造有以下優(yōu)點:,(1)機床改造針對性強，容易適宜生產(chǎn)的要求。因為機床的改造方案是根據(jù)原機床中存在的問題提出的，需要改哪些地方，改到什么程度都有的放矢，能與生產(chǎn)緊密結(jié)合，可以直接將科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，使企業(yè)有積極性。,(2)機床改造可以充分

7、利用原機床的絕大局部，大大節(jié)約原材料和資金，同時見效快，改造周期短，可滿足生產(chǎn)急需。因為舊機床數(shù)控化改造大局部床身、立柱等主要根底件和許多傳動局部不須更換，與新機床制造相比只需其1/15一1/10的時間，工期大大縮短，從而節(jié)約了本錢，解決了生產(chǎn)急需。,下一頁,上一頁,返回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,(3)改造后的機床性能穩(wěn)定可靠，機床應(yīng)用范圍得到擴大，適應(yīng)多品種、小批量的零件生產(chǎn)。這是因為機床的大型結(jié)構(gòu)件一般是鑄鐵制成的，而鑄鐵件年代越久那么時效越充分，精度比新鑄件更加穩(wěn)定。改造不需要改變支撐類大型構(gòu)件，只需修復(fù)或更換假設(shè)干中小型部件就可獲得與新機床類似效果。改造后的機床功能有較好的提高

8、。除了保存原有功能外，還可以滿足各種復(fù)雜型面類零件加工，極大地擴大了機床的應(yīng)用范圍。,(4)經(jīng)過數(shù)控化改造，可以有效提高工件加工精度和生產(chǎn)效率。因為改造時可根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的開展要求，及時提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次。如某單位3.4m的立式車床改造后，加工球體軸承座零件，其2m直徑偏差僅為0.035 mm,滿足了設(shè)計要求，并且機床改造后的工作效率提高了5-6倍。,上一頁,下一頁,返回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,(5)可以充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)力量的作用，調(diào)動技術(shù)人員的積極性;同時降低對工人技術(shù)水平的要求。,(6)通過數(shù)控化改造，可以掌握設(shè)備的構(gòu)造和性能，為企業(yè)培養(yǎng)了數(shù)控技

9、術(shù)人才。在改造期間，通過拆解舊機床，裝配新部件等改造過程，間接培養(yǎng)了數(shù)控人才，對機床的特性有了較詳細的了解，在操作使用和維護方面培訓時間短、見效快。,6.1.2 用微機技術(shù)改造普通機床的方案,1.用微機技術(shù)實現(xiàn)機床簡易數(shù)控的工作原理,采用微機技術(shù)實現(xiàn)機床簡易數(shù)控的裝置，主要由單片機(或單板機)、控制程序、零件加工程序、馬伙動電源裝置、收發(fā)信板、步進電機等局部組成。在圖6-1中表示了經(jīng)濟型數(shù)控車床的系統(tǒng)裝置樞圖。,上一頁,下一頁,返回,圖6-1經(jīng)濟型數(shù)控車床的系統(tǒng)裝置框圖,返,回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,在所示的系統(tǒng)裝置中，微控制器在控制程序的控制下，可以使數(shù)控系統(tǒng)具有直線插補和圓弧插補

10、加工工件輪廓的功能;具有進給速度控制和快速回零的功能;具有刀具補償和反向間隙補償?shù)墓δ芤约捌渌喾N功能。當零件加工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進給速度以后，控制程序就會通過微控制器按照所輸人的零件加工程序發(fā)出一系列的脈沖信號，經(jīng)隔離放大以后，分別馭動Z向和X向步進電機，使刀架按照要求的方向、速度、位移量實現(xiàn)縱向和橫向運動，從而構(gòu)成了一個經(jīng)濟型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。,2.普通機床數(shù)控化改造方案確實定原那么,為了提高機床微機改造的效益，在確定總體方案時需注意以下問題:,上一頁,下一頁,返回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,改造后的數(shù)控機床通常適用于加工具有一定批量的相類似零件，使其既有專用機床的特性

11、，又有一定的柔性。因此不要勉強地要求其具備多種功能，否那么花費大量的投資，而出現(xiàn)某些功能名義上能實現(xiàn)而實際上不能實現(xiàn)的效果。,根據(jù)運動的控制情況選擇適宜的數(shù)控系統(tǒng)。點位控制系統(tǒng)適用于鉆床、橙床和沖床的改造。直線控制系統(tǒng)適用于直線進給運動的車床、銑床、磨床的改造。輪廊控制系統(tǒng)適用于曲線進給運動的車床、銑床、磨床等機床的改造。,另外，數(shù)控裝置按照驅(qū)動系統(tǒng)的控制原理又可分為開環(huán)控制、半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制三種形式。在開環(huán)控制中，不設(shè)位置檢測反響裝置，機床的加工精度直接由步進電機的運動精度和機床傳動機構(gòu)的精度來保證。由于開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，本錢較低，在工作性能良好的情況下，加工誤差可控制在0.0

12、2 mm以內(nèi)，精度能滿足普通機床的需要，因而在機床改造中，對驅(qū)動系統(tǒng)大都選擇為開環(huán)控制。,上一頁,下一頁,返回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,機床改造范圍的大小，應(yīng)根據(jù)機床自身精度及性能來決定裝機床的技術(shù)狀態(tài)，對于舊機床可結(jié)合機床大、中修理進行，時間、機床改造前必須檢查被改這樣可減少生產(chǎn)上的停機,在充分了解機床原結(jié)構(gòu)、性能的根底上，考慮改裝的可能性及方便性，盡量保存原有結(jié)構(gòu)，以降低改造的工作量和費用。,在設(shè)計中盡量采用已經(jīng)商品化的標準部件和外購元件,數(shù)控化改造總體方案制定舉例,某車間加工圖6-2所示的多種齒數(shù)規(guī)格的端面齒離合器，以前是在臥式銑床上利用分度頭一個齒一個齒地加工，用這種加工方法，

13、工人操作緊張，勞動強度大，而且一次分度錯誤那么整個零件報廢，所以對機床進行數(shù)控化改造，使其能自動分度銑削。,上一頁,下一頁,返回,圖6-2離合器零件簡圖,返回,6.1普通機床數(shù)控化改造的方法,改造方案如,圖6-3,所示。將分度頭安裝在縱向工作臺面上，分度頭主軸傾斜5，以加工出傾針的齒底部，在分度頭的手柄軸上加裝一步進電機實現(xiàn)自動分度。另外，將縱向工作臺手柄拆去，加裝步進電機，使用一個車床兩坐標數(shù)控系統(tǒng)即可實現(xiàn)離合器齒的自動加工。工作時按如下工作循環(huán):縱向工作臺快進一工作進給(切齒)一縱向工作臺快退一分度頭分度一直至全部齒加工完畢停機。該方案簡單易行，改造工作量不大，經(jīng)實際改造后，機床具有加工同

14、樣結(jié)構(gòu)各種齒數(shù)離合器的能力，收到了良好的經(jīng)濟效益。,上一頁,返回,圖6-3銑床的改造方案,返回,6.2普通機床數(shù)控化改造實例,臥式車床的數(shù)控化改造,目前我國機床的擁有量超過了320萬臺，其中40%以上是車床，多數(shù)役齡都很長。用價格較低，性能適宜的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，改造精度要求一般的臥式車床容易實現(xiàn)，經(jīng)濟效果也比較明顯，在許多工廠都獲得成功?，F(xiàn)以C616型臥式車床數(shù)控化改造為例作一介紹。,1.總體方案設(shè)計,(1)設(shè)計任務(wù)利用微機對C616型臥式車床的縱、橫向進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制，縱向脈沖當量為0.Olmm/脈沖，橫向脈沖當量為0.005mm/脈沖，馬伙動元件采用步進電機。改造后的機床能完成一般車削

15、及加工任意錐面、球面、螺紋等加工工序，并能控制主軸開停變速、刀架轉(zhuǎn)位及一些輔助功能，使加工實現(xiàn)自動化。,下一頁,返回,6.2普通機床數(shù)控化改造實例,(2)總體方案確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)，系統(tǒng)應(yīng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由微機局部、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路等組成?？v向、橫向均采用步進電機一減速齒輪一滾珠絲杠螺母一溜板的傳動方式。刀架更換為四刀位自動回轉(zhuǎn)刀架。改造后的車床傳動系統(tǒng)如圖6-4所示。,2.車床改造的結(jié)構(gòu)特點,(1)縱向滾珠絲杠縱向滾珠絲杠必須采用三點支承形式。步進電機的布置，可放在絲杠的任一端。由于撤除了進給箱，可在原安裝進給箱處布置步進電機和減速齒輪，也

16、可在滾珠絲杠的左端設(shè)計一個專用軸承支承座，而在絲杠托架處布置步進電機和減速箱。機床改造常采用后一種布置方案。車床縱向傳動結(jié)構(gòu)的布置如圖6-5所示。,上一頁,下一頁,返回,圖6-4改造后的車床傳動系統(tǒng),返,回,圖6-5車床縱向傳動的支承結(jié)構(gòu),返回,6.2普通機床數(shù)控化改造實例,在絲杠的左端設(shè)計廠一個專用軸承支承座，采用一個軸套式滑動軸承作為徑向支承，在滑動軸承的兩側(cè)分別布置一對推力球軸承，承受兩個方向的軸向力。支承短軸與滾珠絲杠通過聯(lián)軸套連接起來。滾珠絲杠的右端通過聯(lián)軸套和減速箱的輸出軸連接，在絲杠托架上布置一個軸套式滑動軸承作為徑向支承，減速箱固定在絲杠托架上。滾珠絲杠的中間支承為滾珠螺母，其與床鞍直接連接。,(2)橫向滾珠絲杠橫向滾珠絲杠也采用三點支承形式。步進電機一般都安裝在床鞍的后部?？拷僮髡咭欢?，布置一根支承短軸，通過一個聯(lián)軸套與滾珠絲杠連接起來。利用車床原橫向進給絲杠的滑動軸套作為徑向支承，并對原支承處進行適當改裝，布置一對推力球軸承，以實現(xiàn)軸向支承。在遠離操作者的一端，用一個聯(lián)軸套和一根連接短軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸連接起來。滾珠螺母直接固定在中滑板上。車床橫向傳動的支