车床进给系统数控改造.pdf

车床进给系统数控改造杨莉!贲宏艳燕山大学机械工程学院!河北秦皇岛#-#T#摘要!针对车床进给系统两种数控改造结构!计算负载转矩和转动惯量!根据计算结果分析各结构特点!确定了进给系统合理改造方案!采用电机经同步齿形带轮与滚珠丝杠相联结构!噪声低!可靠性高改造的车床应用于生产取得了良好的效果关键词!车床$数控改造$进给系统中图分类号!$；#,K&(文献标识码!)(文章编号!#!*&+!,#-#.*,T*!前言将普通车床改造成数控车床!使机床具有一定的柔性!对零件的适应性强!能对复杂型面零件进行加工!精度高#成本低!加工的零件尺寸一致性好!适合现代化生产的需求#进给系统改造方案普通车床数控化改造!一般保留机床主传动系统!主电动机的作用仅为带动主轴旋转!主轴各级转速仍为手动变速改造后使其主运动和进给运动分离!改造的主要工作在进给部件!进给部件的改造是整个机械装置改造的关键!通常有两种改造方案!一种是电机通过联轴器与滚珠丝杠相联%图!所示&!另一种是电机通过减速装置与滚珠丝杠相联%图,所示&图!(电机通过联轴器(与滚珠丝杠相联图,(电机通过减速装置(与滚珠丝杠相联$驱动部件选择计算基于交流伺服电动机在数控机床的广泛应用!为有效地保证加工精度!纵#横向进给选择交流伺服电动机!电机选择应满足最大切削力矩小于电动机额定转矩#惯量匹配满足要求等一些条件为满足这些条件!需要进行负载转矩及转动惯量计算负载转矩可按下列公式近似求得BgH,$/式中B为负载转矩%:)E&$(H为使机械部件沿进给方向移动所需要的力%:&$(,为滚珠丝杠导程%EE&$(为减速比%!&$(/为传动系统总效率对于图!和图,所示结构折算到电机轴上的转动惯量分别按以下两式计算.=/!g=联h=丝h=工作台.=/,g=!h=,h=丝h=工作台,式中.=/!.=/,分别为折算到电机轴上的负载惯量%P6)E,&$(=联为联轴器的惯量%P6)E,&$(=丝为滚珠丝杠的惯量%P6)E,&$(=工作台为工作台折算到丝杠轴的惯量%P6)E,&$(=!为小齿型带轮的惯量%P6)E,&$(=,为大齿型带轮的惯量%P6)E,&若Hg!#:!,g!#EE!/g#K+!g!K!=联g,Tk!#*TP6)E,!=丝g!,k!#*TP6)E,!=工作台g!k!#*TP6)E,!=!gKTk!#*TP6)E,!=,g,k!#*TP6)E,!由图!和图,求得负载转矩分别为B!g!+K,:)E!B,g!,KT+:)E等效转动惯量.=/!g!Tk!#*TP6)E,!.=/,g#k!#*TP6)E,计算结果表明电机与滚珠丝杠利用联轴器直接联接!减少了零件的数目与中间环节的影响!精度高!效率高但此种联接对安装#加工的要求较高!最好选用挠性联轴器!如膜片联轴器这种结构减速比g!电机的额定转矩较大!等效转动惯量亦大机械部件惯量过大!对系统稳定性与快速性影响不利电机通过减速装置联结丝杠!若采用齿轮副减速!要采取减小齿轮间隙的措施!否则就会产生噪声!影响传动的精度利用同步齿形带减速!可自由调节传动比!没有传动间隙!工作中没有冲击这种结构减速比!由转动惯量计算公式表明!减速以后的传动件!其转动惯量对电机的影响随减速比的平方减少!而使等效转动惯量降低另外!电机额定转距减少!使电机尺寸缩小!价格降低!车床改造选用这种结构!成本下降%改造结构设计车床局部结构已无法改变!在保持原有机床刚性不被破坏的情况下!从技术先进性与经济合理性的角度来综合考虑!选择同步齿形带减速比较合适采用下转第,T.页#)HB:)$机床与液压%,#-K:4K.针对这三方面的原因!从以下三方面采取措施一是用,#EE厚的钢板做一个*+字形的防护罩!在浇钢时!将其放在&机中间包盖第三流上方!挡住中间包入钢口和中间包盖第三流的两个孔!减轻钢水对油缸及其高压胶管的直接热辐射二是将系统电磁冷却水阀取消三是修改系统高压泵的工作程序!将其带载启动时间由&E25改为!E25!KT(解决,板坯连铸机回转台钢包升降液压系统漏油频繁的措施所有管路!尤其高压管路均应适当支撑!尤其在高压系统中弯管前后及软管连接之前必须支撑流量的任何突然扰动都将在弯管处产生使管路伸直的倾向!如果管路未加支撑则导致*甩动+不过管夹不应把管子卡死!而应为热胀冷缩留出足够的窜动自由度,机钢包升降液压系统在钢包升降换向的一瞬间振动特别大!使高压胶管的螺纹连接接头松动!V形密封圈损坏而漏油从液压系统的设计经验来说!一般通径大于,EE的高压胶管的连接方式均采用法兰连接而,机钢包升降液压系统的高压胶管的通径为&+EE!流量达每分钟三百多升!造成惯性大!振动特别大!易使连接螺纹松动而漏油最后!笔者将胶管拆下来!去掉连接螺母!直接与插入式焊接法兰焊接另外!将钢包升降油缸所处的回转台平台上加焊固定支架!将与高压胶管相连的不锈钢管进一步用管夹加固!以减少对高压胶管的振动和冲击$技改的效果本改造项目于,#&年T月至,#&年-月完成!经过近半年的运行统计!取得了如下效果滑动水口油缸在&机的使用寿命由,天变为!K个月滑动水口油缸在,机的使用寿命由.R!#天变为,K个月高压金属软管在&机的使用寿命为!#天!寿命提高了倍以上高压金属软管在,机的使用寿命为,#天!寿命提高了T倍滑动水口液压系统油温在控制范围之内,机钢包升降液压系统漏油频繁的问题得到了有效解决该项技术投资少!见效快!效益好!具有推广应用价值参考文献,!-宋学义K袖珍液压气动手册.W/K北京机械工业出版社!.+K作者简介!梅明友%!.!(&!男!湖北公安人!工程师!主要从事液压气动润滑系统的维护管理工作电话!&.,!#!a*E5H4Ed=25KH4E收稿日期$,#*#+*#&上接第,T页#减速装置后!可将滚珠丝杠安装到原丝杠位置否则!因电机尺寸较大!使丝杠远离床身!受力状态较差为便于同步齿型带的安装调整并防止间隙!同步齿型带中心距应可调!或者安装张紧轮图&为齿型图&(齿型带中心矩调整结构图T(齿型带张紧结构带中心矩调整结构!电机安装在联接板上!联接板与进给箱用螺栓紧固联接!箱体上螺栓孔加工成长槽孔!紧固螺栓松开后!移动联接板可将齿型带拉紧图T为齿型带张紧结构!箱体上加工出长槽孔!螺母松开后!张紧轴沿长槽孔移动!使张紧轮%滚动轴承&压紧齿型带!然后锁紧螺母&结束语经过对工厂的设备改造后的实践证明!电机经同步齿型带减速带动滚珠丝杠的方案是可行的!该方案结构可靠!成本低!能满足数控机床性能要求!可以在生产中广泛应用参考文献,!-胡占齐!杨莉K机床数控技术.W/K北京机械工业出版社!,#,K,-王爱玲!等K现代数控机床.W/K北京国防工业