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普通車床的數(shù)控化改造方案

日期：2010年01月11　來源：沈陽第一機床廠　關(guān)鍵字：普通車床
    CQ5250立式車床具有通用性強、電氣控制自動化程度高、有數(shù)顯讀數(shù)裝置、操作方便，被廣泛用于中型零件的制造加工。但是該機床加工錐面時，普通車床需要將刀架偏轉(zhuǎn)一定角度，重復(fù)定位精度低；加工中心加工圓弧面時，需兩刀架聯(lián)合使用車圓弧專用工具，由于專用工具找正精度低且費工費時，使用過程中運動副間又有爬行現(xiàn)象，加工質(zhì)量不高，加工效率低；而且對于一些特殊曲面，由于機械進給傳動限制而不能加工；機床的電氣自動化控制是通過傳統(tǒng)的繼電器等電氣元件來實現(xiàn)，因年限久，線路老化，故障頻繁，影響正常生產(chǎn)。普通車床該機床符合數(shù)控化改造的條件，預(yù)期經(jīng)數(shù)控化改造后，會有一個很好的加工狀態(tài)。
    1．數(shù)控改造方案的確定
    C05250立式車床的基本運動結(jié)構(gòu)。工件安裝在工作臺1上，由主軸帶動作主運動，主軸傳動由普通交流同步電動機帶動，通過電磁液壓閥推動減速箱齒輪嚙合變速；刀架4、5可在橫梁3的導(dǎo)軌上通過絲杠傳動作橫向進給，加工中心垂直進給通過光桿傳動來帶動刀架滑座的絲杠，使滑座沿刀架滑座導(dǎo)軌作垂直進給，兩個刀架的進給量由在橫梁兩側(cè)的各自進給箱來實現(xiàn)。機床的數(shù)控化改造方案如下：
    1)采用西門子SINUMERIK810M系統(tǒng)對左刀架5和主軸進行改造。用步進電動機6、7來控制x、z方向的進給驅(qū)動，廢止原齒輪(交換齒輪)進給傳動；普通車床機床主軸由普通齒輪有級變速改為變頻無級變速，減少機械沖擊；運用數(shù)控系統(tǒng)對x、Z二軸聯(lián)動和插補運算完成各種型面的加工。
    2)依靠SINUMERIK810M系統(tǒng)內(nèi)置的PLC功能模塊對機床電氣進行控制，減少原電氣控制線路中的部分中間繼電器，提高機床的可靠性和穩(wěn)定性。
    3)保留右刀架4和機床的其他電動機和元件的原有工作功能。
    2．數(shù)控系統(tǒng)的選擇
    (1)CNC結(jié)構(gòu)的模塊組成。西門子SINUMERIK810M系統(tǒng)是集CNC、PLC于一體的安全可靠的數(shù)控系統(tǒng)，可完成對刀具軌跡及外圍設(shè)備的監(jiān)控，具有模塊化結(jié)構(gòu)，它由電源模塊、普通車床位置控制模塊、加工中心系統(tǒng)程序存儲模塊、文字圖形處理模塊、接口模塊、I／O(PLC)模塊、CRT顯示器及控制面板、操作面板等組成，具有良好的人機界面，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)連接示意。
    (2)PLC程序的模塊化設(shè)計。西門子SINUMERIK810M系統(tǒng)的PLC采用STEPS5語言編程，指令豐富，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，把PLC程序編寫成若干個程序塊和功能塊，普通車床每個塊完成指定功能。程序的可讀性強，邏輯控制可靠性高。SINUMERIK810M的程序模塊分為組織塊OB、程序塊PB、功能塊FB，加工中心可根據(jù)實際需要選用，PLC程序各模塊基本結(jié)構(gòu)框。
    3．機械部分改造方案
    機械部分的改造與前面介紹的車床改造類似，在此不再進一步介紹具體的改造計算過程。下面給出了該部分的改造方案，供參考。
    (1)原機床用進給箱齒輪或交換齒輪傳動帶動T型絲杠進行x、z軸的進給。為了提高移動部件的靈活性，減少或消除傳動間隙對加工精度的影響，拆除左進給箱的齒輪傳動副，由步進電動機6、7直接驅(qū)動滾珠絲杠傳遞X軸和z軸的進給。
    (2)主軸傳動部分的改造。普通車床為了盡可能減少主軸結(jié)構(gòu)改動的工作量，加工中心主軸傳動仍保持原有運動機構(gòu)，增加變頻調(diào)速系統(tǒng)，以實現(xiàn)無級變速。為滿足主軸回轉(zhuǎn)精度的要求，主軸的支承軸承換用高精度軸承。
    (3)伺服軸位置編碼的改造。原系統(tǒng)的進給軸控制采用直線感應(yīng)同步器，數(shù)顯進給量，改造后采用脈沖編碼器，以滿足機床精度要求。

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