銑床的數(shù)控改造流程
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(一)機床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛度
數(shù)控機床屬于高精密機床,要求有很高的移動精度。通常閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為0.001mm,開環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為0.005mm或0.01mm。高的定位精度和輪廓加工精度要求機床的基礎(chǔ)件具有很高的動、靜剛度,基礎(chǔ)件剛性不好則受力后容易變形,且這種變形具有很大的不確定性,無法用數(shù)控系統(tǒng)中的補償功能進(jìn)行補償。因此,基礎(chǔ)件剛性不好的機床不適宜改造為數(shù)控機床。
(二)改造費用合適、經(jīng)濟性好
機床改造費用分為機床和電氣兩部分。一方面是維修和改動原機床部分,更換已磨損的部件;另一方面是更換原機床控制柜,用新的數(shù)控系統(tǒng)和強電裝置代替。改造費用與原機床*件的利用多少有關(guān),也與采用何種控制系統(tǒng)有關(guān)。由于經(jīng)濟上的考慮,通常采用步進(jìn)電機驅(qū)動的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行機床改造。改造總費用多少才算合適要因用戶而異,一般來說,不超過同類規(guī)格設(shè)備價格的一半,在經(jīng)濟上就算合適。 (一)機械部分設(shè)計
對數(shù)控機床的改造*主要的部分就是對其縱、橫進(jìn)給機構(gòu)的改造及控制系統(tǒng)的設(shè)計改造,以便使其具有更加合理的結(jié)構(gòu)和更*的控制系統(tǒng),便于其真正的應(yīng)用于實際的生產(chǎn)中。
1. 工作臺的進(jìn)給運動
因為改造后主要加工圓弧、凸輪一類的平面曲線輪廓,所以采用微機數(shù)控實現(xiàn)三坐標(biāo)兩軸聯(lián)動控制,工作臺縱向(軸)、橫向(軸)及垂直方向(軸)的運動,分別由步進(jìn)電動機經(jīng)過一級齒輪減速后,由滾珠絲杠螺母副拖動。由于銑削時作用在電動機軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大,所以要選擇大功率的步進(jìn)電動機。而大功率的步進(jìn)電動機的驅(qū)動較困難,步進(jìn)電動機沒有過載能力,在高速運動時轉(zhuǎn)矩下降很多,容易丟步。要使改造后的銑床進(jìn)給伺服性能較好,在改造時采用直流伺服電動機驅(qū)動。
2. 機械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)保留原機床的主軸旋轉(zhuǎn)運動,工作臺升降運動仍采用手動操作,縱、橫向進(jìn)給改造后既可機動進(jìn)行復(fù)雜*件的計算機數(shù)控加工,又可手動操作完成簡單*件的加工或用于數(shù)控加工前的對刀工作。
(2)保留原機床縱向進(jìn)給的機動部分,將離合器脫開,去掉手輪,將手輪軸通過一對齒輪與步進(jìn)電機相聯(lián),用微機數(shù)控系統(tǒng)控制縱向進(jìn)給運動。加工時,將離合器脫開,使原來的機動進(jìn)給停止工作。
(3)工作臺橫向運動方面,在原手輪安裝位置,安裝減速齒輪及步進(jìn)電機,用微機數(shù)控系統(tǒng)控制橫向進(jìn)給運動。
(4)采用直流伺服電動機作驅(qū)動元件,伺服電動機的軸端為光軸,齒輪與電動機軸,電動機軸與傳動軸采用錐環(huán)無鍵連接消除連接器的結(jié)構(gòu)。這種連接的特點是不需要開鍵槽,而且兩連接件的相對角度可任意調(diào)節(jié)。由于錐環(huán)之間的楔緊作用,內(nèi)外環(huán)分別產(chǎn)生徑向彈性變形,靠磨擦力與套連接,消除配合間隙,保證對中性。
(二)數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計
數(shù)控部分采用MCS-51系列的8031單片機實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的主控制。用8031外接3片2764(E-PROM),一片6264(RAM)及一片8255(擴展I/O),一片8155芯片,擴展成一個較簡單的微機控制系統(tǒng)。2764用作程序存儲器,6264用來擴展8031的RAM存儲器, 8155用作鍵盤和顯示接口,8255用于接收控制面板上多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制信號。圖2為控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)單片機系統(tǒng)控制X、Y軸某一臺步進(jìn)電機單動時,可實現(xiàn)銑床橫向、縱向的直線進(jìn)給;當(dāng)控制X-Y軸配合聯(lián)動時,可實現(xiàn)水平面內(nèi)直線、斜線、圓弧及復(fù)合軌跡的加工,可以近似地復(fù)合出水平面內(nèi)非圓曲線。在銑床原有加工功能的基礎(chǔ)上,其控制精度和加工精度遠(yuǎn)高于普通銑床。