數控機床改造探討

日期:2015-03-04 09:33:59 作者: 來源: 瀏覽次數:0
     

     中國作為機床大國,為了進步機床的數控化率,對通常機床進行數控改造不失為一種上策。一些發達國家如德國、美國、日本等就非常重視對舊機床的改造,而且已形成了一個完善的產學研聯系的改造體系。因為技能的不斷進步,機床改造已成為一個永久的課題。中國應在這方面加大宣揚力度,走出一條合適中國國情的機床的數控改造之路。
        一、機床數控改造的含義
        1.節省資金。機床的數控改造同置辦新機床比較,通常可節省60%~80%的費用,大型及特別設備尤為顯著。通常大型機床改造只需花新機床置辦費的1/3。即便將原機床的構造進行完全改造晉級,也只需花費采購新機床60%的費用,并能夠使用現有地基。
        2.功用安穩牢靠。因原機床各基礎件通過長時間時效,簡直不會發生應力變形而影響精度。
        3.進步出產功率。機床經數控改造后,即可完成加工的自動化,功率可比傳統機床進步3~7倍。對雜亂零件而言,難度越高,成效進步得越多。且能夠不必或少用工裝,不只節省了費用,而且能夠縮短出產準備周期。
        二、機床數控改造的方案
        1.數控體系的挑選
        數控體系是機床的中心,在挑選時,要對其功用、經濟性及修理服務等進行歸納思考,盡量選用名牌產品。依據被改機床的構造、功用及被加工零件的精度來挑選數控體系。既要功用相匹配,又要盡量削減過剩的數控功用。這樣一方面可防止資金浪費,另一方面也可防止因數控體系雜亂而增加的故障率。
        當前數控體系主要有三種類型:步進電機拖動的開環體系;異步電機或直流電機拖動光柵丈量反應的閉環數控體系;交/直流伺服電機拖動編碼器反應的半閉環數控體系。其間步進電機拖動的開環體系,其伺服驅動設備主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。該體系位移精度較低,但構造簡略、調試修理便利、質量安穩牢靠、成本低、抗干擾功用強、對環境室溫需求不高,易改裝成功。適用于精度需求通常的中小型機床的改造,也是當前數控改造中使用最為廣泛的一種。異步電機或直流電機拖動光柵丈量反應的閉環數控體系控制精度高,但在構造上比開環進給體系雜亂,工作量大,成本也高,調試艱難,通常不選用。交/直流伺服電機拖動編碼器反應的半閉環數控體系,其精度介于前二者之間,構造與調試都較閉環體系簡略,適用于控制精度需求較高的大、中型機床的改造。
        2.機械有些改造
        機床數控改造后應到達較高的靜動態剛度,為此需求運動副之間的摩擦系數小、傳動無空隙、功率大,而且便于操作和修理等。
        對數控車床來說,導軌除應具有原精度外,還要有杰出的耐摩性和小的摩擦阻力。當前多使用在原導軌上粘接聚四氟乙烯軟帶,能防爬,并具有自潤滑性,可進步導軌壽數,工作量小、周期短、費用低。
        傳動鏈的精度受傳動絲杠和齒輪副的影響。滑動絲杠報價低,但難以滿意精度需求較高的零件加工;滾珠絲杠摩擦丟失小,傳動功率可在90%以上,傳動活絡、精度高、壽數長,且能夠下降電機發動力矩,可滿意較高精度零件的加工需求。
        為確保傳動精度,數控機床上使用的齒輪精度等級都比通常機床高,要到達無隙傳動。消除齒輪副的傳動空隙有柔性調整法和剛性調整法兩種。柔性調整法構造雜亂,傳動剛度低;剛性調整法傳動剛度高,構造簡略。
        三、機床數控改造實例分析
        現以經濟型數控車床為例說明改造要點。
        1.挑選數字控制體系。進口數控體系有日本Fanue、德國Siemens、美國MCS-8051體系等。國產數控體系主要有華中數控、廣州數控體系等。這些體系均有直線插補、圓弧插補、車公/英制螺紋、刀具補償、空隙補償、刀具自動轉位等功用,功用安穩,價錢適中,操作面板簡略直觀,有發動鍵、暫停鍵、單段/連續開關、連續進給鍵、急停鍵、鍵盤、顯示屏等。不但控制弱電,而且對主軸變速、刀架轉位、主軸啟停與換向及其他一些輔助性動作也能通過指令控制。
        2.滾珠絲杠副改造。為了完成絲杠無隙傳動,應將原機床的滑動絲杠改換成滾珠絲杠副。此項不屬必改項,如對機床精度需求不高時,能夠通過預緊原螺母的方法消除傳動空隙。
        3.步進電機選用。車床進給傳動有些改造時要拆除機械傳動機構,代之以步進電機經齒輪或同步帶、減速驅動絲杠,帶動刀架移動。縱向步進電機固定在床身上,橫向步進電機固定在床鞍上。如步進電機的轉矩足夠大及構造許可的情況下,也能夠不必減速驅動機構,由步進電機直接與滾動絲杠相連。
        4.自動刀架安裝。將原車床的刀架換成自動轉位刀架。臥式車床自動轉位刀架最常見的型式是螺旋型四轉位刀架,拆除小拖板后將刀架調整好高度安裝在中拖板上,由數控體系直接控制,功率高,工藝功用牢靠。
        5.安裝光電編碼器。加工螺紋時為了確保步進電機進給與主軸的旋轉相配合,切削出固定螺距、固定起點、多頭螺紋等量分度的螺紋,通常在主軸尾部安裝增量式光電編碼器。切制螺紋時,編碼器與主軸同步旋轉,同時發出與主軸轉角相對應的脈沖信號,控制刀架縱向移動。
        6.導軌改造。為防進給部件爬行,影響運動平穩性和定位精度,可選用兩種方法,一種是將原導軌貼軟帶;另一種是改為滾動導軌。當機床精度需求不高時,通常不做導軌改造。
        7.主軸變速機構。主軸變速改造通常選用交流異步電動機變頻調速體系,由CNC控制變頻器、變頻器驅動交流異步電動機完成自動無級變速。在自動化程度需求不高的情況下,機床主軸變速有些可不做改動,這樣可大大下降改造成本。
        四、應注意的問題
        1、施工隊伍的挑選。改造效果很大程度上依賴于施工隊伍的素質,應重視。
        2、現場調試。此階段應嚴把質量關,并為驗收作準備。
        3、驗收。驗收通常有兩個內容:(1)標準樣件的試切削,按照標準制定切削程序。在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削,以此檢驗機床剛度、切削力、噪聲、運動軌跡和關聯動作等是否合格。(2)機床精度的校驗。改造后機床的控制精度應以體系本身的功用(如步進尺寸等)與標準計量器具(如激光干涉儀)對照檢查,這樣可用得到的數據補償位置丈量體系,從而進步機床精度。同時還應與改造前機床的各項功用和精度作對比,獲得量化的指標差。機床的各項機械功用指標都應到達標準需求,幾何精度要在規定的范圍之內。
        4、改造資料的留存。機床改造后還應從施工單位索取改造圖紙、資料和改造記錄等,將其匯總、整理、歸檔。保持資料的完整對設備今后的安穩運行十分重要。

     

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