X5132普通铣床数控化改造存在的问题及应对措施-职业学院模具毕业论文

广州珠江职业技术学院广州珠江职业技术学院毕业毕业 论文 设计 论文 设计 论文题目 X5132 普通铣床数控化改造存在的问题及应对措施 专业 模具制造与设计 班级 09 模具 姓名 金世魁 学号 20095704 指导教师 张定波 日期 2011 8 31 目目录录 一 数控化改造的问题及应对措施一 数控化改造的问题及应对措施 4 1 伺服系统的选择 4 2 数控系统的选择 4 3 机床机械部件的改造 5 3 1 主传动系统的改造及简图 5 3 2 进给传动系统的改造 6 4 刀架的改造 6 二 结束语二 结束语 7 5 1 数控改造中的问题 7 5 2 数控改造建议 7 三 致谢三 致谢 8 参考文献参考文献 9 广州珠江职业技术学院毕业论文广州珠江职业技术学院毕业论文 设计设计 评定表评定表 10 X5132 普通铣床数控化改造存在的问题及应对措施 金世魁 模具制造与设计 09 模具 20095704 指导教师张定波 内容摘要 当今我国机械制造水平与发达国家相比差距很大 设备的陈旧 技术水平的落 后 严重地影响了生产力和发展 采用先进的工艺设备 包括采用数控机床 逐步增加数控 机床所占比重 已经成为我国制造技术发展的总趋势 本文从中 小企业设备的实际情况出 发 对在普通机床的数控化改造中 如何对数控系统 伺服系统进行选择 如何对其机械部 分进行改造等问题进行了介绍 关键词 普通铣床 数控化 问题 应对措施 一 数控化改造的问题及应对措施 一 数控化改造的问题及应对措施 近年来 随着各行业对机加工产品要求的不断提高和数控技术的飞速发展 数控机床以其精 度高 效率高和劳动强度低等诸多普通机床无法比拟的优势 成为当今制造业的主流加工设 备 目前 一个企业设备数控化程度的高低已经直接影响到了它的生存 那些拥有大量普通 机床的工厂 正面临着巨大的挑战 这些厂家效益不好的主要原因 一方面是大量普通机床 闲置造成浪费 另一方面是没有足够的资金购买新的数控设备 因此 投入较少的资金 把 原有机床进行升级改造 使之变成数控机床 就成了解决这一问题的最好办法 现在 机床 的改造 特别是把普通机床改造成经济型数控机床 已经成为了我国广大企业设备投资的重 要组成部分 现将机床改造中要考虑的主要问题介绍如下 1 伺服系统的选择 伺服系统是数控机床的重要组成部分 它既是数控系统 CNC 系统与刀具 主轴间的信息传递 环节 又是能量放大与传递的环节 它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能 例如 数控机床的最高移动速度 跟踪精度 定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态 性能 伺服系统按控制方式分为开环控制系统 半闭环控制系统和闭环控制系统三类 在普 通机床的数控化改造中 一般选用价格较低的开环控制系统 该系统的执行元件 伺服电 机 通常采用步进电机或永磁式交流伺服电机 步进电机是采用脉冲数字信号进行控制的 每转一转步距误差自动变为零 易于控制 价格 最低 其选择的关键是对参数进行确定 确定参数的具体方法是 先计算电机的步距角 其 次确定其步距精度 然后再对它的转矩进行选择 最后选定步进电机驱动器 永磁式交流伺服电机常用于进给驱动系统中 它容量大 结构简单 运行可靠 效率高 但 启动特性欠佳 其选择方法是 先确定电机的额定转速 其次选择其负载惯量 然后再确定 它的额定转矩 进行电机预选 最后通过进一步的速度 加减速转矩及连续工作转矩的验算 确定预选电机是否符合要求 2 数控系统的选择 数控系统是数控机床的中枢 是其中最关键的环节 目前 市场上数控系统的类型较多 选 择时要保证能购得最适合的系统 就必须要充分考虑改造中各方面的因素 首先 要考虑被改造机床的功能要求 根据机床的功能要求选择数控系统 以使数控系统所 具有的功能要与准备改造的机床所能达到的功能相匹配 既要避免因偏面追求数控系统的高 性能指标 而选择了功能远远多于改造机床功能的系统 造成功能过剩 资金浪费 且在一 定程度上还可能潜伏下由于数控系统复杂程度的增加而带来故障率升高的隐患 又要保证所 选数控系统能满足机床全部功能要求 不要出现一些因必须的系统功能短缺 影响其它功能 的使用 使机床的优良性能发挥不出来 3 机床机械部件的改造 数控机床的机械部分在刚度 精度 速度 摩擦磨损等方面较普通机床有更高的要求 因此 不能简单地认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了机床数控改造的目的 而是应该 从机床自身的价值考虑 分析改造要达到的目标和所需投入 从该机床在本单位产品制造中 的地位和重要程度来分析改造价值 对被改造机床的结构 性能 精度等技术现状作全面分 析 其中包括机床原来的结构设计是否符合改造要求 部件结构是否仍然完好 各坐标轴的 机械传动结构及导轨副的形式等是否适用 各项精度是否满足要求 机床在加工中是否存在 故障和历史上有无出现过重大故障 从该机床的投入产出率估算 确定最终改造方案 3 1 主传动系统的改造及简图 在对主传动系统进行改造时 一般应尽量保留原主轴箱齿轮变速换档机构 只把主轴的正转 反转和停转由原来的机械控制改变为由数控系统控制 当然 如果为了扩大变速范围 实现 加工过程中的自动变速 也可以将原来的单速电机更换为多速电机 这样可以使机床性能更 好 但多速电机的功率是随转速的变化而变化的 所以电机功率要大 且还要增加一套电机 变速系统 改装比较麻烦 对普通机床进行简易数控改造时 最好不要用这种方法 另外 为了使改装后的机床主传动和进给传动保持必然的联系 要在主轴箱内安装一个与主轴同步 旋转的旋转脉冲编码器 如普通车床改装为数控车床时 在主轴箱内装主轴脉冲编码器 以 保证改造后的车床具备螺纹加工的功能 3 2 进给传动系统的改造 在对进给传动系统进行改造时 一般都应该把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部拆 除 而每个方向的进给传动都改由各自独立的功率步进电机 经减速齿轮直接与带动滑板移 动的丝杠连接 分别实现各坐标方向的运动 进行各坐标的控制 例如普通机床的简易化数 控改装 通常都是把原来由主轴箱到进给箱的传动路线切断 且将溜板箱拆除 直接把齿轮 减速箱和功率步进电机安装在纵向丝杠的右端和横向丝杠的外端 在对机床进给传动系统改装的同时 也要对此传动系统中的传动装置元件进行相应的改造 具体如下 1 丝杠 丝杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置 改造时 为了满足数控机床上 较高精度零件的加工要求 应该用滚珠丝杠螺母副替换原普通机床上的梯形丝杠螺母副 滚 珠丝杠螺母副把传动丝杠与螺母之间的滑动摩擦变为了滚动摩擦 使摩擦损失减小 精度保 持性 传动平稳性 传动效率等都得以提高 其传动效率可达到 92 98 是普通丝杠螺 母副的 3 4 倍 2 拖板 拖板是数控系统直接控制的对象 不论是点位控制 直线控制 还是轮廓控制 被加工零件的最终坐标精度都将受到拖板运动精度 灵敏度和稳定性的影响 除拖板及相配 件精度要高外 由驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采用间隙消除结构 以满足传动精度和 灵敏度的要求 常用的消隙方法有刚度调整法和柔性调整法两种 刚性调整法传动刚度较好 结构简单 但调整起来很费时 柔性调整法 一般用弹簧弹力自动消除齿侧间隙 传动刚度 较低 传动平稳性差 结构复杂 改造中 可根据机床加工目标选用 具体选用可参考有关 资料 3 机床导轨 为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性 应充分考虑机床导轨 的耐磨性 当前国内普通机床床身等大件多采用普通铸铁 其摩擦系数较大 改造中 在对 达不到预定要求的原机床导轨进行修磨 刮研后 要在上面贴上耐磨 吸振的聚四氟飞烯软 带 4 刀架的改造 刀架是否需要进行改造 要根据改造后机床主要加工对象来确定 若采用一把刀即可完成本 图 4X5132 四把刀才能完成全部车工工序 就必须对刀架部件进行改造 即拆掉原手动刀架 装上电气 或液压驱动 由数控装置控制的自动刀架 机床的数控化改造要考虑的因素很多 除了上面提到的主要内容外 由于机床控制方式的改 变 还要对其进行电气部分的重新设计 机械部分的大修和专项修理 解决调试 安装等多 方面存在的问题 总之 在改造过程中 一定要全面综合地考虑问题 只有这样才能改造出 性能价格比最优的机床 二 结束语 二 结束语 5 1 数控改造中的问题 本文通过几台机床的数控改造工作后 发现工作中也存在许多问题 主要表现在 1 各 部门 开发人员职责不明朗 组织混乱 严重影响了改造进度 2 制定的工作进程和计 划大多只是凭经验制定 不太合理 3 相关人员的培训工作没有到位 导致机床改造后 出现工艺人员不会编程 操作人员对机床操作不熟练等问题 5 2 数控改造建议 1 负责改造的员工职责明确 奖罚分明 充分调动员工的积极性 培养一批高素质的应 用和维护人员 选派人员外出进修 学习先进技术 2 要注重用户使用 维护数控系统的技术培训 建立国内外数控技术资源库 建立技术 资料档案 做好备品配件工作 参考文献 1 李铁尧 金属切削机床 M 北京 机械工业出版社 1989 2 罗永顺 普通机床数控化改造设计中关键问题的研究 J 机床与液压 2005 6 193 195 3 吴孜越 C620 普通车床的数控化改造 J 机床与液压 2005 8 211 213 4 孟俊焕 经济型数控机床改造的优化方案研究 J 机床与液压 2005 7 200 201 5 赵云龙 数控机床及应用 M 北京 机械工业出版社 2001 致谢 导师张定波 在本论文的完成过程中 我的导师 教授给予了我悉心指导和热情鼓励 使我顺利 完成了论文工作 论文工作量十分大 没有试验条件 加之我对数控化改造了解的知识很少 在做课题的过程中遇到了很多困难 谨都花费了大量的心血和精力 导师严谨治学 精益求 精 勇于探索 积极创新的精神 深深感染了我 是我受益匪浅 无论是对于我以后的工作 还是继续学习都有非常大的帮助 没有他的