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C6132車床數(shù)控化改造設(shè)計——（一）
日期：2010年01月07 來源：沈陽第一機床廠 關(guān)鍵字：車床
C6132車床改造屬于經(jīng)濟型數(shù)控車床的改造，主要針對進給系統(tǒng)進行數(shù)控化改造，利用數(shù)控系統(tǒng)對縱、橫向進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制，驅(qū)動元件采用步進電動機，車床通過步進電動機帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動。搖臂鉆床數(shù)控化改造后的機床，能對縱向、橫向進給運動進行數(shù)字控制，并要求達到縱向最小運動單位為0．01mm／脈沖，橫向最小運動單位0．005mm／脈沖，刀架為自動轉(zhuǎn)位刀架，經(jīng)改造后的機床能實現(xiàn)加工外圓、錐度螺紋、端面等的自動控制。數(shù)控化改造提高了原機床的生產(chǎn)速度，降低了勞動強度，同時縮短了生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。
經(jīng)數(shù)控化改造后的優(yōu)越性
(1)數(shù)控化改造提高了加工精度和生產(chǎn)率。
(2)數(shù)控化改造提高了機床的性能和質(zhì)量，加工出原機床難以加工或者不能加工的復雜軸類零件。 ．
(3)機床數(shù)控化改造后可以實現(xiàn)加工的柔性自動化，效率可比原機床提高3倍。
(4)機床數(shù)控化改造后擁有自動報警、車床自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自檢功能，更好地調(diào)節(jié)了機床加工狀態(tài)，還可以提示操作者機床搖臂鉆床故障或編程錯誤等機床運行中出現(xiàn)的問題。
設(shè)計的內(nèi)容及任務(wù)
機床的數(shù)控化改造主要應(yīng)用了現(xiàn)代成熟的數(shù)控技術(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，使之全部或局部達到新數(shù)控機床的水平。
這次設(shè)計的任務(wù)是：數(shù)控系統(tǒng)的選型，伺服系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)數(shù)控化改造和液壓部分的維護以及繪制相關(guān)圖樣。要求改造后車床具有一般數(shù)控車床的性能，精度要達到縱向最小運動單位為0．01mm／步，橫向最小運動單位為0．005mm／步。設(shè)計內(nèi)容包括：數(shù)控系統(tǒng)的選型，伺服系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計，自動回轉(zhuǎn)刀架和編碼盤的選型與安裝，以及液壓系統(tǒng)的清潔與維護。車床數(shù)控系統(tǒng)方面，考慮到直流伺服電動機的價格昂貴，采用步進電動機驅(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng)，而在機械系統(tǒng)的改造方面，采用步進電動機一減速齒搖臂鉆床輪一滾珠絲杠螺母副一小滑板的傳動方式。
1．總體方案
臥式車床進行數(shù)控化改造，可以顯著提高機床性能和減輕操作者勞動強度。而合理選擇數(shù)控系統(tǒng)和改造方案，可保證改造效果和降低成本�？紤]具體的改造方案時，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對機床的改動盡可能少，以降低成本。
C6132車床總體改造方案為：增配車床數(shù)控系統(tǒng)，更換進給運動的滑動絲杠傳動為滾珠絲杠傳動，采用步進電動機驅(qū)動進給軸運動，加裝編碼器，配置自動回轉(zhuǎn)刀架實現(xiàn)自動換刀功能。
具體的改造主要從數(shù)控系統(tǒng)的選擇、搖臂鉆床伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計，機械結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計、自動回轉(zhuǎn)刀架的選擇設(shè)計、編碼盤的選用和安裝、電氣系統(tǒng)的改造設(shè)計、車床液壓系統(tǒng)的清潔與維護等幾個方面來進行，通過改造使其具有數(shù)控機床的一般特性。下面就從各個部分來具體闡述這次的設(shè)計方案。
2．數(shù)控系統(tǒng)的選型
在選擇數(shù)控系統(tǒng)的型號時，要考慮C6132機床適用于各類機械工廠的單件、中小批量生產(chǎn)使用，加工精度可達IT7級，且要求C6132車床加工復雜零件，所以數(shù)控系統(tǒng)選擇連續(xù)型數(shù)控系統(tǒng)，搖臂鉆床以滿足數(shù)控化改造后機床的定位、插補、循環(huán)加工和螺紋加工等功能。
國產(chǎn)機床如廣州數(shù)控設(shè)備廠的GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)，其為兩軸聯(lián)動，功能比較齊全，性能穩(wěn)定，價格便宜，一般用于經(jīng)濟型的數(shù)控機床。選擇數(shù)控系統(tǒng)時應(yīng)該盡量向同一個廠家的型號系列靠攏，車床這樣既有利于維修和管理，也有利于備件的購買。在改造中可以考慮有類似特點的數(shù)控裝置。
3．伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計
在普通機床的數(shù)控化改造中一般采用步進電動機和交流伺服電動機。交流伺服電動機調(diào)速方便，體積小，目前廣泛用于數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)。與步進電動機相比，其精度高、價格昂貴，考慮到改造本身是經(jīng)濟型改造，因此一般選用步進電動機作為驅(qū)動裝置。車床步進電動機采用脈沖數(shù)字信號進行控制，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動變?yōu)榱�，能方便地實現(xiàn)調(diào)速以及定位，改變各相繞組的接通次序即可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，搖臂鉆床易于控制，且價格低廉，數(shù)控車床上大多使用反應(yīng)式步進電動機。在需要快速移動大距離的條件下，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)動慣量小、運行頻率高、價格較低的反應(yīng)式步進電動機。
經(jīng)過全面考慮，在C6132的數(shù)控化改造中，選用反應(yīng)式步進電動機作為縱向和橫向的進給驅(qū)動。理由是：該系統(tǒng)控制方便，由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進電動機轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可以控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易維修，性價比高；考慮改造后的C6132機床精度要求(數(shù)控化改造后縱向精度為0.01mm／步，橫向精度為0.005mm／步)，加工精度要求不算太高，為了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，搖臂鉆床車床故選擇步進電動機驅(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng)。
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