内容摘要
利用数控系统改造车床是提高老设备利用率的一种重要手段。改造后的机床除了能加工平面及孔等简单的零件外,还能加工形状复杂(如加工圆弧面、斜面及凸轮等)的零件,具有高精、高效及加工面广等特点,还可以减少人工的工作量,只要输入一定的加工程序就可以得到相应的加工结果
本文介绍了一种C6140车床数控改造的机械系统部分改造的一种方案。改造后机床利用微型计算机控制伺服电机转动,纵横向进给运动改造成分别用伺服电机来控制,普通丝杠被改装成一对齿轮和滚珠丝杠,伺服电机带动齿轮运动,再将动能传到滚珠丝杠,滚珠丝杠转动使工作台移动。论文最后对系统的误差及精度进行分析,并提出改进的方法、建议。
关键词:数控改造 机械系统 开环系统 伺服电机
Abstract
Utilizing NC system reforms lathes is an important method to heighten the rate of old equipments. The innovated lathe characterizes high precision 、high efficiency and wide-machining and so forth, and it can save workload .Only some machining program input ,the corresponding result will be done
This article introduces a way of economic NC reform of C6140 lathe at its mechanical system .The reformed system uses microcomputer to control the servo electromotor. The x-axis and y-axis forward-moving systems are controlled by respective electromotor . The ordinary screw lever will be changed into a pair of gears and rolling-bead screw lever. The servo motor will drive gear to move , and then spread the kinetic energy to rolling-bead screw lever, and the rolling-bead screw lever run and move the gears .In the end ,making an analysis on the error margin and the precision and giving methods for amelioration and advice
Key words: NC reform mechanical system open-hoop system servo motor
目 录
前言 5
正文 13
1总体设计方案 13
1.1对机床改造的方案 13
1.2实现的目标 14
2.传动系统的改造 15
2.1机械部分的数控化改造 15
2.2进给传动系统的改造 15
2.2.1改造要求 15
2.2.2进给机构的改造 15
2.2.3导轨副的改造 16
2.3纵向(X向)进给系统改造 16
2.3.1改造要求及目标 16
2.3.2纵向进给系统的设计 17
2.3.3切削力的计算 17
2.3.4滚珠丝杠设计计算 18
2.3.5有关齿轮计算 19
2.3.6转动惯量的计算 20
2.3.7所需转动力矩的计算 21
2.4横向(Y向)进给系统设计与计算 22
2.4.1切削力计算 22
2.4.2滚珠丝杠设计计算: 22
2.4.3齿轮及转矩的计算: 24
2.4.4转动惯量的计算 24
2.4.5所需转动力矩的计算 25
3.1步进电机选用的基本原则 26
3.2步进电机的选择 27
4.分析误差来源 28
4.1机械结构原因 28
4.2齿轮副误差补偿分析 28
4.3滚珠丝杠副误差补偿分析 28
结论 29
致谢 30
前言
由于现代工业的飞速发展,普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求如果设备全部更新换代,不仅资金投入太大成本太高,而且原有设备的闲置又会造成极大的浪费。所以最经济的办法,就是对原有设备进行经济型数控改造。这样既可以提高生产率,改善加工工艺还可以减少资金投入。因此方法对于中小型企业是十分有效的。
该课题来源于生产实践的需要,利用大量闲置旧机床,对起进行数控化改造后,成为一种高效的、多功能的经济型数控机床,是一种推陈出新、盘活存量资金的有效办法,是低成本自动化的必由之路。
数控技术及数控机床是以数控系统为代表的新技术,对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品:数控机床;其技术范围涉及很多领域:
机械制造技术;信息处理技术;自动控制技术;伺服驱动技术;传感器技术;软件技术等。
机床数控化改造的必要性、目的和背景
(1)微观看改造的必要性
1) 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
2) 可以实现加工的柔性自动化,大大提高加工效率。实现“柔性自动化”加工。
3)加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要“修配”。
4)可实现多工序的集中,减少零件 在机床间的频繁搬运。
5) 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工。
6)降低了工人的劳动强度,节省了劳动力,减少了工装,缩短了新产品试制周期和生产周期,可对市场需求作出快速反应等等。
此外,机床数控化还是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及CIMS (计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。
(2)宏观看改造的必要性
从宏观上看,工业发达国家的机械工业,由于对其机械工业进行信息化改造,使得他们的产品竞争力大为增强。而我国在这方面比发达国家约落后近20年,数控化率极低。这也说明了数控化改造的必要性。进行经济型数控机床开发,是符合我国国情的有效的机床更新途径。
在当前的市场需求多变,竞争激烈的环境中,企业需要迅速地开发出新产品,以低价、好质量、快速去满足市场需求的变化。而数控机床最适宜加工小批量、多品种、高精度、形状复杂、生产周期短的零件;数控机床的柔性化加工,符合产品频繁变化的要求。
国内外数控系统发展状况
目前,数控技术正由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化上,CAD/CAM与数控系统集成为一体,机床联网,实现了中央集中控制的群控加工。
而我国的数控系统为传统的封闭式体系结构,CNC只能作为非智能的机床运动控制器。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节,整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下,加工过程中的加工参数,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量,因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。所以,对数控技术实行变革势在必行。