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CA6140型普通车床的数控化改造的分析

作者:2014-08-26 17:34:00阅读:文章来源:未知
     随着我国市场经济的发展,国内、外际市场竞争口益激烈,产品更新更为迅速,中、小批量的生产越来越多。而普通机床己不适应多品种、小批量生产要求,数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术,最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需更换零件加工程序,无需对机床作任何调整,因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。
    对于机械制造企业,单纯靠购买新的数控机床,所需投资大。为了节约资金,降低成本,利用原来的部分普通机床进行数控化改造,提高机械设备的数控化率,是一种有效的途径、本文主要讨论对CA6140型普通车床的数控化改造。
1总体改造方案
    CA6140车床,主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工、对该机床的数控化改造分为机械和数控两部分,具体方案如:
1.2数控车床的结构改造要求
    主轴进给系统采用伺服电机驱动,实现了无级调速、主轴和进给系统结构得到简化,传动刚度也大为提高,主轴后端安装了同步运转的脉冲编码器,用于加工各种螺纹。
1.2数控机床的布局要求
    结构要紧凑以节省占地面积和空间,并采用全封闭或防护装置。
1.3床身的结构布局要求
    床身是机床主要承载部件,本改造采用平床身,因为平床身是在普通机床上稍加改造而成的,价格相对较低,而且它的工艺性好,加工方便,并且刀架处于水平位置,易于保证刀具运动精度。
1.4数控车床的进给系统要求
    进给调速范围大、定位准确、无间隙误差、有较高的传动效率。所以,为满足低摩擦要求,选用滚珠丝杠、螺母传动副做传动和导向元件,伺服电机与丝杠间采用一级减速器连接,以缩小传动链,提高系统刚度,并减少传动链误差。丝杠、电机与联轴器之间采用凸轮联轴器连接、采用2台伺服电机分别驱动纵向(z轴)和横向(x轴)的滚珠丝杠带动刀架完成进给运动。
1.5转塔式刀架
    刀架系统采用电机转塔式刀架,可使机械结构简单,省去大量液压管路。
1.6数控系统采用开环控制系统
    系统中没有反馈电路,不带检测装置,指令信号单方向传递、开环伺服系统主要由步进电机驱动,结构简单,成本低廉、易掌握,调试和维护比较方便简单,已广泛应用于经济型数控机床。
2机械部分改造
2.1主传动系统
    为了降低改装费用,保持原机床精度,主传动系统基本不变,保留原机床的主轴手动变速,改造后使主运动和进给运动分离,数控系统只控制主轴的起、停和正、反转及冷却液开、关。主传动系统仍采用原电机驱动,只是安装一个光电脉冲编码器,通过主轴一编码器一控系统一步进电机的信息转换系统来实现工件转一转,刀具进给一个导程的运动关系,以便完成车削螺纹运动。
    根据机床主轴箱具体传动结构,编码器采用异轴联接方法,这样既能使编码器主轴与车床主轴按1:1的速比联接传动,又不破坏原车床结构,主轴孔仍能使用。主轴脉冲编码器安装时注意事项:小心轻放,不能有较大的冲击和振动,以防损坏玻璃光栅盘,造成报废;车床主轴的转速必须小于主轴脉冲发生器的最高允许转速,以免损坏脉冲编码器。
2.2进给系统
    原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除,纵向进给系统以步进电机作为驱动元件,经一级齿轮减速转矩增大后,由滚珠丝杠传动。滚珠丝杠仍利用原丝杠位置,其螺母副通过托架安装在床鞍底部,滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承,与床身尾部步进电机相联接。步进电机经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。横向进给系统中保留原手动机构,在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后,步进电泪L及减速器安装在横向溜板后方。
2.3刀架部分
    拆除原手动刀架和小拖板,安装由数控系统控制的四工位电动刀架,效率高、工艺性能可靠、根据改造车床的型号及主轴中心高度,选用常州宏达机床数控设备厂生产的LD4-C6140型四工位电动刀架,利用系统内置固定式PLC控制刀架的运动。
    电动刀架安装时注意事项:电动刀架的两侧面与原车床纵、横向的进给方向平行;电动刀架与系统的连线在安装时应合理,以免加工时切屑、冷却液及其它杂物磕碰电动刀架连线,故电动刀架与系统的连线可沿横向工作台右侧面先走线到车床后面,再沿车床导轨下方拉出一铁丝滑线,走线到系统。
2.4导轨部分
    由于是普通机床改造,原普通机床导轨表面可能有明显的划痕,这样就使摩擦系数变大,容易产生进给运动的失动。为了恢复机床导轨的精度,增加耐磨性,提高机床的稳定性,提高机床的防爬行和吸振功能,降低成本,对机床导轨选用聚四氟乙烯基软带改造机床导轨,现有许多资料详细阐述了聚四氟乙烯基软带的粘贴工艺,可供用户参考。
3数控部分改造
    在选择数控化改造中,数控装置的型号选择至关重要,因为机床改造后的可靠性和性能都和数控装置有关。本文根据机床数控系统选择的3步曲,即选档次、选厂家、选型号,最后选用了南京华兴数控有限责任公司生产的WA-21SN通用车床经济型数控系统,该系统是基于微处理器D70208H (NEC公司生产的工控用通用CPU)的高性能经济型车床数控系统。具有普及型数控系统应有的大多数功能,如于轮、图形跟踪和模拟、主轴模拟量输出、内置固定式PLC等。
4结语
    改造后的结果:一是对CA6140普通车床进行数控技术改造后,机床的进给最大速度x,z轴分别为1200mm/min和3000mm/min;二是通过控制软件可以实现更加灵活、复杂的控制方法,在不增加或很少增加工人劳动强度的情况下,可满足不同场合的加工需要,充分体现数字控制高度智能化和柔性的优点;三是改造后的车床能大批量车削加工工件,产品合格率高,基本达到了原设计的要求。实践证明,这种改造后的车床,非常适用于加工中小批量、半青度要求较高的产品。
参考文献
[1]丁明军,宋丹.C6132普通车床的数控化改造[J].机电一体化,2003
[2]余英良.机床数控改造设计与实例[M].北京:机械工业出版社,1998
[3]张新义.经济型数控机床系统设计[M].北京:机械工业出版社,1994
 
 

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