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螺紋加工機床

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數(shù)字環境下的普通機床數控改造措施
2018-3-26  來源:梧州學院  作者:謝朝明

  
       摘(zhāi) 要:本文首先提出(chū)了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性,然後指出了普通(tōng)機床數控化改造的優(yōu)缺點(diǎn)及其內容(róng),重點闡述了數字環境下普通機床如何進行(háng)數控化改造措施,並提出了數(shù)控化改造普通機床技(jì)術路線。
  
       關鍵(jiàn)詞:數字環境;數控化改造;普通機床
  
       0 引言
  
       製造技(jì)術是衡量一個國(guó)家工業化水(shuǐ)平(píng)的標誌,隨著我國經濟(jì)飛速發展,我國製(zhì)造業取得了長足的進步。
  
       數控機床的擁有量和技術水平的高低(dī)是一個國家現代製造業實力的重要標誌,當前我(wǒ)國正(zhèng)處於從機械製造大國向機械製造(zào)強國轉變(biàn)的關鍵時期,數控機床在汽車工業、航空航天工業、模具等行業已廣泛應用。
  
       它提高了零部(bù)件的性能水平、加工(gōng)質量和(hé)生產效率,為數控機床的使用者創造了(le)巨大的效益。
  
       1 、國內外數控改(gǎi)造研究現狀
  
       日本、美歐等一些發達國家對數控改造(zào)非常重視(shì),一些製造企業為提升企業核心競爭力想(xiǎng)盡辦法把普通機床改造成數控機床,甚至有些公司將普通機床數控化改(gǎi)造發展(zhǎn)成一項產業,如德國的(de) Schioess公司、美(měi)國的 US 設備公司,這些(xiē)公司(sī)都是世界知名普通機床數控化改造公司。
  
       受(shòu)到當時製造技術限製,我國機械製造業普通機床在機械製(zhì)造加工業中有約 80%設備比例(lì),數控化程度很低。由於當時數控化改造技術相對落後,我國(guó)數控(kòng)化機床改造技術主要應用在國防軍用機床設備(bèi),從 20 世紀 80 年(nián)代未起,一大批精通數控機床技術專家對普通機床數控化改造技(jì)術(shù)進行大量卓有成效的開發研究,取得了相(xiàng)當(dāng)顯著的成就。
  
       2 、普(pǔ)通機床數控化改造(zào)的必要性
  
       2.1 普通機床在數字環境下(xià)存在不足
        
       普通機床受技術限製,在加工精度、加(jiā)工質量穩定性、可靠性、生產效率、改善勞(láo)動條件、生產管理現代化方麵與數控機床相比相差甚遠(yuǎn)。普通機床工藝(yì)簡單、功能單一,隻(zhī)能進行單一工序操作,而(ér)對於較多工序零部件、複雜零部件(jiàn)生產要求無法(fǎ)完成。

       加工時間以(yǐ)及輔助時(shí)間(jiān)多影響效率(lǜ),普通機床加工精度低、自動化程度(dù)低,很多操(cāo)作工序依賴工人操作,勞動強度高,產品(pǐn)質量一(yī)致性(xìng)差,常常無法保證加工零件高質量。

       2.2 普通機床數控化改造後所具有的優點
  
       柔性較好,數控機床不同普通機床在(zài)加(jiā)工零(líng)部件時需製(zhì)作許多夾具、模具(jù)並經常更換,零件在改造(zào)後的數控機床上加工,關鍵取決於程序的設計、輸入、編輯,並(bìng)不需要對機床經常調整;加工零件質(zhì)量穩定、一致性好,在一台數控(kòng)機床上加工一批零件使用同樣的加工程序和刀(dāo)具,加(jiā)工條件完全一(yī)致,走刀軌跡完全相同;生(shēng)產效率高,數控機床與普(pǔ)通(tōng)機床相比,與加工中心的刀庫(kù)配合零件的(de)輔助時間和加工(gōng)時間可有效地減少,數控機床(chuáng)允許機(jī)床進行較大切削量的強力切削(xuē),進給(gěi)量的範圍擴(kuò)大。
  
       另外(wài),與(yǔ)加工中心的刀庫(kù)配合使用,可實現在一台機床上進行多道工序的連續加工,工序間周轉時間大大減少,提高了生產率。

       數控機床的(de)加工精度一般可達 0.05mm~0.1mm,數控機床絲杆螺距平均誤差與傳動(dòng)鏈的進給反向間隙可由數控裝置進行曲補償,數控機床是通過數字信號(hào)形式來實現控(kòng)製其加工精度,機床每(měi)移動一個脈衝當量需由(yóu)數控裝置輸出一脈衝信號,因此,數控機床定位精(jīng)度比較(jiào)高。
  
       利用現代化(huà)生產管理,在數控(kòng)機床進行零件加工時,可對所使用的夾具、刀具進行規範(fàn)化,並精確估(gū)計(jì)該零件輔助時間(jiān)、加工時間,實現現代化管理。數控機床與普通機(jī)床(chuáng)相比改善了勞動條件,加工前調整好數控機床,輸(shū)入程序並啟動,數控(kòng)機床(chuáng)自動連續地對零件進行加工,直至零件加工完成。
  
       3 、數字環(huán)境下數(shù)控化改造措施
  

       3.1 充分了解(jiě)被改造機床
  
       數控機床一般(bān)是由測量係統、伺服係統(tǒng)和數控係統組成。普通機床數控(kòng)化改造究竟是要(yào)局部(bù)改造還是全部改造則要由普通機床改造費(fèi)用和原有的參(cān)數性能決定。在數控化改造過程中首先要(yào)明(míng)白現有需改(gǎi)造機床的功能、參數、機械傳動精度、運行狀況,再預先估(gū)計普通(tōng)機床改造後的性能是否能滿足要求,具體(tǐ)要明確如(rú)下事項:
  
       (1)確定需改造普通機床的型號。
  
       (2)對需改造的普通(tōng)機(jī)床機構參數、性能參(cān)數要把握準確。
  
       (3)普通機床數(shù)控化(huà)改造(zào),應慎重(chóng)選擇控製軸數目,因為軸數(shù)目直接決定選擇哪種數控係統與之匹配。
  
       (4)普通機床數控化改造前必須清楚原機床核心(xīn)功能部件如變速箱、刀架等,這(zhè)樣才能保證數控化改造後的機床(chuáng)能夠生產加工複雜零件(jiàn)。
  
       (5)為了保證普通機床數控化改造後達到(dào)精度要求以及功能預期,對數控化改造後的數控(kòng)機床所具有參數性能及機械結構參數要有足(zú)夠的估計。
  
       (6)普通機床數控化改造前(qián)需了解機床(chuáng)的一些輔助(zhù)安全性能參數,以保證機(jī)床數控改造後操作人員的人身(shēn)安全。
  
       (7)普通機床數控化改(gǎi)造過程(chéng)中(zhōng)還要考慮現(xiàn)有的電氣控製係統是否能夠滿足改造(zào)後數控機床的要求,如果不能都達到要求,就須通過可編程邏輯控製器來進行改造。
  
       3.2 基於數字環境下數控係統選型
  
       基於數(shù)字環境下普通機床數(shù)控化改造關鍵(jiàn)是(shì)數控(kòng)係統選型。選型時依據需改造機床的機構參數、性能參數選擇(zé)合適的數控(kòng)係統與之匹配,才能保證普通機床在改造後按照(zhào)事先預設計好的(de)功能要求進行零(líng)件加工,否則無法達到功能預期。

       市場上(shàng)功能不一、類型不同的數控係統紛繁眾多,因而在基於數字(zì)環境下選(xuǎn)擇數控係統時,應充分考慮改造前普通(tōng)機床的功能(néng)及特(tè)性、數控化改造後所要達到的精度要求、功能預期以及預期改造費用(yòng);而且在選擇數控係統(tǒng)時(shí)要特別注意改造時所選(xuǎn)數控係(xì)統的廠家能(néng)提供的技術支持。
  
       不同數控係統對(duì)需(xū)改造的機(jī)床(chuáng)的機械結構、驅動裝置都有不同的具體要求,不是全部(bù)機床都能(néng)進行數控化改(gǎi)造,更不是任(rèn)何需數控化改(gǎi)造機床(chuáng)與所有不同數控係統都匹配,必須選擇合適的數控係統(tǒng)與之匹配,才能達(dá)到數控化改造目的(de)。
  
       3.3 基於數字環境下的機(jī)械結構設計和改造(zào)
  
       普(pǔ)通機床數控化改造關鍵(jiàn)是數控係統選型,但是為了使數控化改造機床達(dá)到加工精度、功能參數、電氣供給係統以及機床安全操作規程(chéng)等要求,在改造過程中對機床(chuáng)機械(xiè)結構部分不得不重新設計、改造。首先,基於數字環境下的(de)機械結構設計要求。必須要對機床傳動軸等(děng)機械部件進行受力分析,以確保數控(kòng)機床能進行較(jiào)大(dà)切削量(liàng)的強力切削(xuē),進行受力分析時依據機床行(háng)業標(biāo)準及國家標準(zhǔn)執行。
  
       根據受力分析(xī)、計算結(jié)果,確定為了保(bǎo)證數控化(huà)改(gǎi)造機床達到加工精度、功能參數、電氣供給係統以及機床安全操作等要求所需要的(de)主要受力機械(xiè)零件的大小尺(chǐ)寸以及供給動力(lì)裝置,數控化改造機床(chuáng)在對(duì)機(jī)械結構進行設計和改造時,可參照改造成功案例,查閱相關技術文件資料,到改造(zào)成功企業現場(chǎng)實(shí)地調研。
  
       將 CA6140 型普通車床進行數控(kòng)化改造(zào),在(zài)整個設計過程中必須實現如下(xià)要求(qiú):原車床的主傳(chuán)動(dòng)係統予以保留,橫向進給係統由微(wēi)機實現開環控製,兩軸聯動;刀架采用自動轉位刀(dāo)架,具有切(qiē)削螺紋的(de)功能;在 X 向上,進給脈衝當量為 0.005mm / 脈衝;在 3~1000mm/min 進給速度範圍進行(háng)無級調速,在X 向、1000~3000mm/min 內任(rèn)意設定快進速度。
  
       其次,基於數字環境下的機床機械結構改造要求。盡可能在機械構件改造時尺寸不變或者變化不大,並(bìng)采用理想的機械傳動結構裝置滿足(zú)最大傳動比,以提高生產加(jiā)工效率;所(suǒ)需改造的機械零部件必須達到一定的精(jīng)度(dù)要求(qiú),如表麵粗糙度(dù)、形(xíng)位公差、硬度、強度等以確(què)保運動部(bù)件之間光滑,減少摩擦阻(zǔ)力;在不需增加動力的情況下,可(kě)保證數控化改造後
的機床能夠生產加工更多複雜的零件(jiàn)。
  
       將 CA6140 型普通車床改造成經濟型數控車床,橫向(xiàng)進(jìn)給機構的改造:將小拖板和手動刀架改造成數(shù)控刀架(jià);滾珠絲杠(gàng)螺母副取代溜板箱、光杆進給箱和普通絲杆;調整(zhěng)操作的手(shǒu)動機構保留不變,同時保留支撐結構,齒輪箱(xiāng)體、步進電機安裝在中拖(tuō)板的後(hòu)側,齒輪箱采用一級齒(chǐ)輪減速。
  
       4、結束語
  
       本文已重點闡述(shù)將普通(tōng)機床改造為數控機床(chuáng)的關鍵措施,並提(tí)出(chū)了數控化改造(zào)普通機床技術路線,以期(qī)對需要進(jìn)行普通機(jī)床數控化改造的企業有(yǒu)所幫助。

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