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基于普通车床的数控化改造设计

发布日期:2011-12-06 17:00:43 关注次数 [ 0 ] 发表评论 [ 0 ]
[导读]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用,很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题

一、引言

    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用,很好地解决了现代机械制造中结构复杂、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。但从目前企业面临的情况看,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失为一种较好的良策。本文针对目前国内企业现状,提出简易型经济数控改造思路和设计方法供数控技术人员参考。

二、设计任务与总体方案确定

    C616 车床主要用于对中小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工,这些零件加工工艺要求机床应完成的工作内容有:控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴变速;刀架能实现纵向和横向的进给运动,并具备在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具;冷却泵、润滑泵的启停;加工螺纹时,应保证主轴转一转,刀架移动一个被加工螺纹的螺距或导程。这些工作内容,就是数控化改造数控系统控制的对象。察看 C616 车床及有关资料,并且参照数控车床的改造经验,确定总体改造方案为:

    ①对机床的改造部位是:拆掉手动刀架和小拖板装上数控刀架;拆掉普通丝杆、光杆进给箱、溜板箱,换上滚珠丝杠螺母副;主轴后端加一光电编码器用波纹管连接,供加工螺纹使用;

    ②数控系统选用江苏东方数控新技术公司生产的 NIM-9702 数控系统;

    ③驱动系统的设计。由于改造设计的是简易型经济数控,所以在考虑具体方案时,基本原则是在满足需要的前提下,对于机床尽可能减小改动量,以降低成本。

    总体改造如图1所示。

图1 C616 车床总体改造图

三、机械部分设计

    纵向进给机构的改造。拆除原机床的进给箱,利用原机床进给箱的安装孔和销孔安装齿轮箱体。滚珠丝杠仍安装在原丝杠的位置,两端采用原固定方式,这样可减小改装现场,并由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠,从而使纵向进给整体刚性略优于以前。

    横向进给机构改造。保留原手动机构,用于调整操作,原有的支撑结构也保留,步进电机、齿轮箱体安装在中拖板的后侧。

    纵、横向进给机构都采用了一级齿轮减速,并用双片齿轮错齿法消除间隙,双片齿轮间没有加弹簧自动消除间隙,因为弹簧的弹力很难适应负载的变化情况。当负载较大时,弹簧弹力显得小,起不到自动消除间隙的作用;当负载较小时,弹簧弹力又显得大,则加速齿轮的磨损。为此采用人工定期调整螺钉紧固的办法来消除间隙。

    刀架的改造。拆除原刀架和小拖板,换上数控刀架。

    光电编码器与车床主轴之间用弹性元件联结,具体用波纹管联结。

    纵、横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩,以保持防尘和机床整体美观。改造后的横向进给系统如图2所示。

横向进给系统图

图2  横向进给系统图

四、数控系统简介及 I/O 连接

NIM-9702 数控系统特点及主要技术指标:

(1)是以单片机为核心的两坐标联动经济型数控系统;

(2)图形跟踪CRT显示;

(3)最小输出增量X轴0.005,Z 轴0.01;

(4)具有直线、圆弧、螺纹插补和间隙、刀具补偿功能;

(5)程序输入方式:键盘、RS-232C ;

    NIM-9702 数控系统 I/0 接口主要实现与编码器接口、步进电机控制接口、数控刀架接口和开关量输入输出接口。

    主轴编码器反馈信号接口。9芯D型插座,接受主轴编码器的头脉冲、码道脉冲,所选编码器每转脉冲应为1200P或2400P。

    X轴、Z轴及主轴控制接口。15芯D型插座,用来控制X轴、Z轴步进电机的运动和主轴的转速。

    开关量输入输出接口。37芯D型插座,开关量输入输出类型:

①冷却液控制口;

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责任编辑:省模协信息中心
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