普通车床数控化改造.doc

普通车床数控化改造 摘要：这次设计主要是将一台普通车床进行经济型数控改造设计设计改造后的经济型数控机床具有定位、直线插补、顺逆圆弧插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能且加工质量稳定可靠零件加工的适应性强自动化程度高 关键词：车床;数控;改造 一、引言 计算机技术与车床制造业的高速发展特别是面向柔性制造技术的出现使得数控车床得到了迅速普及这次设计主要是将一台普通车床进行经济型数控改造设计由于定位精度高所以纵、横向导轨均采用贴塑导轨传动系统采用滚珠丝杠同时为提高传动刚度和消除间隙对丝杠进行预拉伸传动齿轮采用双片错齿消隙齿轮驱动元件采用步进电机为了保证加工螺纹时主轴转一转刀架移动一个被加工导程主轴用脉冲发生器通过波纹管联接并将纵向和横向进给系统用单片机控制是其成为一个能独立运动的开环进给伺服系统数控系统采用MCS51系列的8031单片机扩展系统控制系统由微机部分、键盘及显示器I/O接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路组成系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现显示器采用数码管以显示加工数据及机床状态等信息为了达到机床要求的脉冲当量传动系统采用步进电机齿轮减速后带动丝杠 二、数控改造的优点和意义 数控机床是实现柔性制造、计算机系统、敏捷制造等先进制造技术的重要基础装备它关系到一个国家发展的战略地位数控系统可分为开环、半闭环、闭环等几种形式开环具有稳定性好、环境是适应性强、造价底等特点;闭环定位精度和重复定位精度高但造价高;而半闭环既有高档全闭环机床的加工精度又有开环机床的稳定性和环境适应性适合复杂零件的加工随着科学技术的迅速发展数控技术的应用范围日益扩大数控机床及其系统已成为机械制造业中不可缺少的组成部分 我国在普及应用数控技术方面近几年来取得了很大的进展从计算机数控(CNC)发展到直接数控(DNC)并能独立设计和制造机械加工中心及柔性制造系统(FMS)但鉴于我国机床拥有量大、工业规模小的特点突出的任务是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌使之尽可能地提高自动化程度保证加工质量减轻劳动强度提高经济效益而实现这一任务的有效的基本途径就是普及应用经济型数控机床并对原有机床进行数控改造利用经济型数控技术改造普通车床加工零件的精度高尺寸一致性好而且改造方便成本低 数控改造一般是指对普通机床某些部位做一定的改造配上数控装置从而使机床具有数控加工的能力其改造的目的有以下几点： 1.从提高资本效率出发改造闲置旧设备 2.为了提高生产效率进行数控改造 3.为了适应多品种、小批量零件生产而进行数控改造 4.为了使技术等级较底的工人也能加工出高质量的产品零件和提高生产效率而进行数控改造 5.为了减小整个设备投资计划而进行数控改造 三、数控改造中主要机械部件改装 一台新的数控机床在设计上要达到：有高的静动态刚度;运动副之间的摩擦因素小传动无间隙;便于操作和维修机床数控改造时应尽量达到上述要求应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求这样才能获得预期的改造目的不能认为将数控装置与普通机床联接在一起就达到了数控机床的要求 1.滑动导轨副对数控车床来说导轨除了具有普通车床的导向精度和工艺外还要有良好的耐摩擦、耐磨损性能并能减少因摩擦阻力而致的死区同时要有足够的刚度以减少导轨变形对加工精度的影响要有合理的导轨防护和润滑装置 2.齿轮副一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中为了保证传动精度数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高在结构上要能达到无间隙传动因而改造时机床主要齿轮必须满足数控机床的要求以保证加工精度 3.滑动丝杠与滚珠丝杠丝杠传动直接关系到传动精度丝杠的选用主要取决于加工工件的精度要求和拖动转矩要求被加工工件精度不高时可采用滑动丝杠但应检查原丝杠磨损的情况如螺距误差及螺距累计误差以及相匹配螺母间隙一般情况下滑动丝杠应不低于6级螺母间隙过大时则要更换螺母滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较底但采用滑动丝杠难以满足精度较高的零件加工滚珠丝杠摩擦损失小效率高其传动效率可在90%以上;精度高寿命长启动力矩和运动时力矩相接近可以降低电动机启动力矩因此可满足较高精度零件的加工要求 4.安全防护普通机床改造必须以安全为前提改造中根据实际情况采用相应的防护措施如滚珠丝杠副是精密元件工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道在纵向丝杠上也加上整体铁板防护罩在拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面而损伤导轨 四、数控改造机械传动系统的要求 对现有的普通车床进行改造主要应解决的问题是：如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位进给改造成由数控系统控制的刀架自动转位以及自动进给的自动加工车床即经济型数控车床经济型数控车床主要依靠两方面来保证和提高加工零件的精度：一是系统的控制精度;二是机床本身的机械传动精度数控车床的进给传动系统由于必须对车床进给的位移和速度同时实现自动控制所以数控车床与普通卧式车床相比应具有更好的精度以保证机械传动系统的传动精度和工作平稳性 数控改造对机械传动系统的要求为： 1.尽量采用底摩擦的传动副如滚动导轨和滚珠丝杠螺母副以减小摩擦力 2.尽量缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度 3.尽量满足底振动和高可靠性方面的要求为此应选择精度高运动平稳效率高以及传递扭矩大的传动元件 4.尽量消除传动间隙以减小反向行程误差如采用消除间隙的联轴器和消除传动齿轮间隙的机构等 从应用的方面考虑结合目前国内大多数工矿企业的现状普通卧式车床改造可以采用更换滚珠丝杠来替换原机床上的T形丝杠也可以对原有车床上的T形丝杠加以修复但此时必须相应修配与此相配合的螺母尽量减小其间隙提高其配合精度 普通机床的数控化改造事业方兴未艾在我国目前形势下将大批故障机床尤其是一大批进口的数控机床、精密机床和二手机床进行改造、升级以较小的投入尽快使这些设备在经济发展中发挥效能、创造效益的确是许多企业的一项不可忽视的问题 五、总结 数控机床作为机电一体化的典型产品在机械制造业中发挥着巨大的作很好地解决了现代机械制造中复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题且能稳定产品的加工质量大幅度地提高生产效率但因数控机床价格较贵一次性投资较大使企业心有余而力不足我国作为机床大国对普通机床数控化改造不但提高了机床的加工精度扩大了机床的使用范围提高了生产率而且降低了工人的劳动强度缩短了新产品的试制周期和生产周期减少对工夹具的投资和数量而且适合我国的国情