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普通車床數(shù)控化改造項目設計

日期：2010年01月07　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：普通車床
    總體改造方案的設計
    數(shù)控機床由機床、數(shù)控系統(tǒng)和外圍設備三部分組成。普通車床臥式車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制原有車床自動完成機械加工任務，加工中心提高車床的加工精度和生產(chǎn)率。在考慮經(jīng)濟型數(shù)控機床改造的具體方案時，所遵循的原則是，在滿足需要的前提下，對原有車床盡可能減少改動量，以降低改造成本。改造中需要解決的問題是：
    增加數(shù)控裝置，設計微機控制裝置或選用經(jīng)濟型的數(shù)控系統(tǒng)；將現(xiàn)有機械傳動的進給控制裝置改造成數(shù)控控制的無級自動變速的進給系統(tǒng)；將絲杠換成滾珠絲杠，提高傳動精度；手動控制的刀架轉(zhuǎn)位裝置改造成數(shù)控裝置控制的自動轉(zhuǎn)位刀架；加裝脈沖編碼器，實現(xiàn)螺紋的自動切削。若對改造后機床的要求較高，加工中心則要改造主軸，重新設計主軸箱，使用主軸伺服電動機或電主軸。
    數(shù)控化改造項目
    (1)控制系統(tǒng)的選定。普通車床目前市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型比較多，選擇前首先應對擬改造的臥式車床自身功能有一個充分的了解，可根據(jù)價格合理、技術(shù)先進、服務方面的原則選擇微機系統(tǒng)式數(shù)控系統(tǒng)。若選擇微機系統(tǒng)，需要完成軟、硬件的設計，即要完成X、Z軸的進給控制。分別完成X、Z向的插補運動，可實現(xiàn)車削端面、外圓、任意錐度圓弧面、球面等加工。為了能夠加工螺紋，加工中心配用主軸同步脈沖傳感器，可加工導程在6mm以下的螺紋工件。整個系統(tǒng)屬于開環(huán)控制，結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動力大、成本較低、抗干擾性能強，能很好地滿足生產(chǎn)的需要，但是設計工作量大，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高。
    另外，還可以根據(jù)實際情況選擇經(jīng)濟型車床的數(shù)控系統(tǒng)，調(diào)制、普通車床安裝簡單，可靠性較高，價格較貴。
    機械部分的改造
    1)滑動導軌副。對數(shù)控車床來說，導軌除了應該具有臥式車床導軌的精度和工藝性外，還要有良好的耐磨性，并減少因摩擦力而致死區(qū)。同時還要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響；合理的導軌防護和潤滑。一般臥式車床的導軌材料為HT200，機床改造時可在原床鞍下滑面經(jīng)機械加工后貼一層聚四氟乙烯軟帶。聚四氟乙烯軟帶與鑄鐵配合時，具有良好的減磨性能，普通車床動摩擦因數(shù)約為鑄鐵的1／8-1／3，有效地防止機床的爬行。此外，床鞍與床身、中滑板與小滑板應接觸均勻，接觸面積不應小于70％，接觸點數(shù)不應小于10點／cm2，加工中心這是保證加工精度和尺寸一致性的關鍵之一。
    2)絲杠傳動副。一般數(shù)控車床或數(shù)控系統(tǒng)要求采用滾珠絲杠副傳動，目的是為了提高機床的進給精度，減小傳動副的摩擦阻力。為此，對滾珠絲杠和滑動絲杠作了一個比較，見表2-1。根據(jù)JB／T 2886--2008絲杠精度標準可知：滾珠絲杠分為1、2、3、4、5、6、7、8、9九級。臥式車床使用的是7級精度的滑動絲杠，通過將3級精度的滾珠絲杠與7級精度的滑動絲杠比較，從精度來講，二者的差異并不大，加工中心因此建議選用3級滾珠絲杠來替換原有絲杠。普通車床這樣帶來的好處是，傳動速度快，反向靈敏，精度較高，所需轉(zhuǎn)矩小。
    3)拖板系統(tǒng)。拖板的運動是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對象，不論是點位控制還是連續(xù)控制，被加工零件的最后坐標精度將受拖板運動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響，尤其是對于用步進電動機作為拖動元件的開環(huán)系統(tǒng)。因為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運動，而沒有位置檢測和反饋，故實際移動值和系統(tǒng)指令值的差別造成加工誤差。因此，除了床鞍、中滑板(小滑板已被取消)配合精度要求較高外，普通車床在傳動裝置的布局上還應采用減速齒輪箱來提高傳動轉(zhuǎn)矩和傳動精度。
    4)主軸同步傳感器的安裝。主軸同步傳感器的作用就是傳遞信息給數(shù)控裝置，加工中心保持主軸的速度和刀架進給量的一致。安裝時要求保證機床主軸轉(zhuǎn)一圈，傳感器也要轉(zhuǎn)一圈，這樣才能保證發(fā)給數(shù)控裝置的信號準確，車削螺紋時不亂扣。
    5)車刀刀架的改造。機床數(shù)控化改造之后，將原來的小滑板拆掉，普通車床改用四刀位的自動回轉(zhuǎn)刀架或盤式回轉(zhuǎn)刀架，數(shù)控系統(tǒng)通過刀位控制最多能控制4—12把車刀，可順時針連續(xù)換刀。

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