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    數(shù)字環(huán)境下的普通機(jī)床數(shù)控改造措施

    2018年04月02日 11:28:32來源:梧州學(xué)院點(diǎn)擊:20581

      【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】制造技術(shù)是衡量一個國家工業(yè)化水平的標(biāo)志,隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,我國制造業(yè)取得了長足的進(jìn)步。
     
      數(shù)控機(jī)床的擁有量和技術(shù)水平的高低是一個國家現(xiàn)代制造業(yè)實(shí)力的重要標(biāo)志,當(dāng)前我國正處于從機(jī)械制造大國向機(jī)械制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期,數(shù)控機(jī)床在汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、模具等行業(yè)已廣泛應(yīng)用。
     

     
      它提高了零部件的性能水平、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率,為數(shù)控機(jī)床的使用者創(chuàng)造了巨大的效益。
     
      1 、國內(nèi)外數(shù)控改造研究現(xiàn)狀
     
      日本、美歐等一些發(fā)達(dá)國家對數(shù)控改造非常重視,一些制造企業(yè)為提升企業(yè)核心競爭力想盡辦法把普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床,甚至有些公司將普通機(jī)床數(shù)控化改造發(fā)展成一項(xiàng)產(chǎn)業(yè),如德國的 Schioess公司、美國的 US 設(shè)備公司,這些公司都是世界普通機(jī)床數(shù)控化改造公司。
     
      受到當(dāng)時制造技術(shù)限制,我國機(jī)械制造業(yè)普通機(jī)床在機(jī)械制造加工業(yè)中有約 80%設(shè)備比例,數(shù)控化程度很低。由于當(dāng)時數(shù)控化改造技術(shù)相對落后,我國數(shù)控化機(jī)床改造技術(shù)主要應(yīng)用在國防軍用機(jī)床設(shè)備,從 20 世紀(jì) 80 年代未起,一大批精通數(shù)控機(jī)床技術(shù)專家對普通機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)進(jìn)行大量卓有成效的開發(fā)研究,取得了相當(dāng)顯著的成就。
     
      2 、普通機(jī)床數(shù)控化改造的必要性
     
      2.1 普通機(jī)床在數(shù)字環(huán)境下存在不足
     
      普通機(jī)床受技術(shù)限制,在加工精度、加工質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性、生產(chǎn)效率、改善勞動條件、生產(chǎn)管理現(xiàn)代化方面與數(shù)控機(jī)床相比相差甚遠(yuǎn)。普通機(jī)床工藝簡單、功能單一,只能進(jìn)行單一工序操作,而對于較多工序零部件、復(fù)雜零部件生產(chǎn)要求無法完成。
     
      加工時間以及輔助時間多影響效率,普通機(jī)床加工精度低、自動化程度低,很多操作工序依賴工人操作,勞動強(qiáng)度高,產(chǎn)品質(zhì)量一致性差,常常無法保證加工零件高質(zhì)量。
     
      2.2 普通機(jī)床數(shù)控化改造后所具有的優(yōu)點(diǎn)
     
      柔性較好,數(shù)控機(jī)床不同普通機(jī)床在加工零部件時需制作許多夾具、模具并經(jīng)常更換,零件在改造后的數(shù)控機(jī)床上加工,關(guān)鍵取決于程序的設(shè)計、輸入、編輯,并不需要對機(jī)床經(jīng)常調(diào)整;加工零件質(zhì)量穩(wěn)定、一致性好,在一臺數(shù)控機(jī)床上加工一批零件使用同樣的加工程序和刀具,加工條件完全一致,走刀軌跡完全相同;生產(chǎn)效率高,數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比,與加工中心的刀庫配合零件的輔助時間和加工時間可有效地減少,數(shù)控機(jī)床允許機(jī)床進(jìn)行較大切削量的強(qiáng)力切削,進(jìn)給量的范圍擴(kuò)大。
     
      另外,與加工中心的刀庫配合使用,可實(shí)現(xiàn)在一臺機(jī)床上進(jìn)行多道工序的連續(xù)加工,工序間周轉(zhuǎn)時間大大減少,提高了生產(chǎn)率。
     
      數(shù)控機(jī)床的加工精度一般可達(dá) 0.05mm——0.1mm,數(shù)控機(jī)床絲桿螺距平均誤差與傳動鏈的進(jìn)給反向間隙可由數(shù)控裝置進(jìn)行曲補(bǔ)償,數(shù)控機(jī)床是通過數(shù)字信號形式來實(shí)現(xiàn)控制其加工精度,機(jī)床每移動一個脈沖當(dāng)量需由數(shù)控裝置輸出一脈沖信號,因此,數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。
     
      利用現(xiàn)代化生產(chǎn)管理,在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工時,可對所使用的夾具、刀具進(jìn)行規(guī)范化,并估計該零件輔助時間、加工時間,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比改善了勞動條件,加工前調(diào)整好數(shù)控機(jī)床,輸入程序并啟動,數(shù)控機(jī)床自動連續(xù)地對零件進(jìn)行加工,直至零件加工完成。
     
      3 、數(shù)字環(huán)境下數(shù)控化改造措施
     
      3.1 充分了解被改造機(jī)床
     
      數(shù)控機(jī)床一般是由測量系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成。普通機(jī)床數(shù)控化改造究竟是要局部改造還是全部改造則要由普通機(jī)床改造費(fèi)用和原有的參數(shù)性能決定。在數(shù)控化改造過程中首先要明白現(xiàn)有需改造機(jī)床的功能、參數(shù)、機(jī)械傳動精度、運(yùn)行狀況,再預(yù)先估計普通機(jī)床改造后的性能是否能滿足要求,具體要明確如下事項(xiàng):
     
      (1)確定需改造普通機(jī)床的型號。
     
      (2)對需改造的普通機(jī)床機(jī)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)要把握準(zhǔn)確。
     
      (3)普通機(jī)床數(shù)控化改造,應(yīng)慎重選擇控制軸數(shù)目,因?yàn)檩S數(shù)目直接決定選擇哪種數(shù)控系統(tǒng)與之匹配。
     
      (4)普通機(jī)床數(shù)控化改造前必須清楚原機(jī)床核心功能部件如變速箱、刀架等,這樣才能保證數(shù)控化改造后的機(jī)床能夠生產(chǎn)加工復(fù)雜零件。
     
      (5)為了保證普通機(jī)床數(shù)控化改造后達(dá)到精度要求以及功能預(yù)期,對數(shù)控化改造后的數(shù)控機(jī)床所具有參數(shù)性能及機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)要有足夠的估計。
     
      (6)普通機(jī)床數(shù)控化改造前需了解機(jī)床的一些輔助安全性能參數(shù),以保證機(jī)床數(shù)控改造后操作人員的人身安全。
     
      (7)普通機(jī)床數(shù)控化改造過程中還要考慮現(xiàn)有的電氣控制系統(tǒng)是否能夠滿足改造后數(shù)控機(jī)床的要求,如果不能都達(dá)到要求,就須通過可編程邏輯控制器來進(jìn)行改造。
     
      3.2 基于數(shù)字環(huán)境下數(shù)控系統(tǒng)選型
     
      基于數(shù)字環(huán)境下普通機(jī)床數(shù)控化改造關(guān)鍵是數(shù)控系統(tǒng)選型。選型時依據(jù)需改造機(jī)床的機(jī)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)與之匹配,才能保證普通機(jī)床在改造后按照事先默認(rèn)計好的功能要求進(jìn)行零件加工,否則無法達(dá)到功能預(yù)期。
     
      市場上功能不一、類型不同的數(shù)控系統(tǒng)紛繁眾多,因而在基于數(shù)字環(huán)境下選擇數(shù)控系統(tǒng)時,應(yīng)充分考慮改造前普通機(jī)床的功能及特性、數(shù)控化改造后所要達(dá)到的精度要求、功能預(yù)期以及預(yù)期改造費(fèi)用;而且在選擇數(shù)控系統(tǒng)時要特別注意改造時所選數(shù)控系統(tǒng)的廠家能提供的技術(shù)支持。
     
      不同數(shù)控系統(tǒng)對需改造的機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動裝置都有不同的具體要求,不是全部機(jī)床都能進(jìn)行數(shù)控化改造,更不是任何需數(shù)控化改造機(jī)床與所有不同數(shù)控系統(tǒng)都匹配,必須選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)與之匹配,才能達(dá)到數(shù)控化改造目的。
     
      3.3 基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計和改造
     
      普通機(jī)床數(shù)控化改造關(guān)鍵是數(shù)控系統(tǒng)選型,但是為了使數(shù)控化改造機(jī)床達(dá)到加工精度、功能參數(shù)、電氣供給系統(tǒng)以及機(jī)床安全操作規(guī)程等要求,在改造過程中對機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)部分不得不重新設(shè)計、改造。首先,基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。必須要對機(jī)床傳動軸等機(jī)械部件進(jìn)行受力分析,以確保數(shù)控機(jī)床能進(jìn)行較大切削量的強(qiáng)力切削,進(jìn)行受力分析時依據(jù)機(jī)床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
     
      根據(jù)受力分析、計算結(jié)果,確定為了保證數(shù)控化改造機(jī)床達(dá)到加工精度、功能參數(shù)、電氣供給系統(tǒng)以及機(jī)床安全操作等要求所需要的主要受力機(jī)械零件的大小尺寸以及供給動力裝置,數(shù)控化改造機(jī)床在對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和改造時,可參照改造成功案例,查閱相關(guān)技術(shù)文件資料,到改造成功企業(yè)現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研。
     
      將 CA6140 型普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造,在整個設(shè)計過程中必須實(shí)現(xiàn)如下要求:原車床的主傳動系統(tǒng)予以保留,橫向進(jìn)給系統(tǒng)由微機(jī)實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制,兩軸聯(lián)動;刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架,具有切削螺紋的功能;在 X 向上,進(jìn)給脈沖當(dāng)量為 0.005mm / 脈沖;在 3——1000mm/min 進(jìn)給速度范圍進(jìn)行無級調(diào)速,在X 向、1000——3000mm/min 內(nèi)任意設(shè)定快進(jìn)速度。
     
      其次,基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)改造要求。盡可能在機(jī)械構(gòu)件改造時尺寸不變或者變化不大,并采用理想的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)裝置滿足大傳動比,以提高生產(chǎn)加工效率;所需改造的機(jī)械零部件必須達(dá)到一定的精度要求,如表面粗糙度、形位公差、硬度、強(qiáng)度等以確保運(yùn)動部件之間光滑,減少摩擦阻力;在不需增加動力的情況下,可保證數(shù)控化改造后的機(jī)床能夠生產(chǎn)加工更多復(fù)雜的零件。
     
      將 CA6140 型普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造:將小拖板和手動刀架改造成數(shù)控刀架;滾珠絲杠螺母副取代溜板箱、光桿進(jìn)給箱和普通絲桿;調(diào)整操作的手動機(jī)構(gòu)保留不變,同時保留支撐結(jié)構(gòu),齒輪箱體、步進(jìn)電機(jī)安裝在中拖板的后側(cè),齒輪箱采用一級齒輪減速。
     
      4、結(jié)束語
     
      本文已重點(diǎn)闡述將普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵措施,并提出了數(shù)控化改造普通機(jī)床技術(shù)路線,以期對需要進(jìn)行普通機(jī)床數(shù)控化改造的企業(yè)有所幫助。
     
      (原標(biāo)題:數(shù)字環(huán)境下的普通機(jī)床數(shù)控改造措施)
    (來源:梧州學(xué)院)


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