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第二章 普通車床的數(shù)控改和可行性論證 對于普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造 在考慮總體設(shè)計(jì)方案時(shí) 應(yīng)遵循的原則是 在滿足 設(shè)計(jì)要求的前途下 對機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能的少 以降低成本 一 車床的數(shù)控改造 一 數(shù)控機(jī)床工作原理及組成 1 數(shù)控機(jī)床工作原理 數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí) 首先應(yīng)編制零件的加工程序 這是數(shù)控機(jī)床的工作指令 將加 工程序輸入到數(shù)控裝置 再由數(shù)控裝置控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的變化 起停 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向 速度和位移量以及其它如刀具選擇交換 工件夾緊松開和冷卻潤滑的開 關(guān)等動(dòng)作 使刀 具與工件及其它輔助裝置嚴(yán)格的按照加工程序規(guī)定的順序 軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作 從而加 工出符合要求的零件 2 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì) 數(shù)控裝置 伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成 其組成框 圖如圖 2 1 圖 2 1 數(shù)控機(jī)床的組成圖 二 設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù) 普通車床 C618 的數(shù)控改造設(shè)計(jì)內(nèi)容包括 總體方案的確定和驗(yàn)證 機(jī)械改造部分 的設(shè)計(jì)計(jì)算 包括縱向 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理及改造后的機(jī) 床傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì) 機(jī)床調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì) 電磁離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)任務(wù)是對 C618 臥式車床進(jìn)行數(shù)控化改造 實(shí)現(xiàn)微機(jī)對車床的數(shù)控化控制 利用 微機(jī)對車床的縱向 橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字控制 并要達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為 0 01 脈沖 橫向最小運(yùn)動(dòng)單位 0 005 脈沖 主運(yùn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速 刀架要改mm 造成自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架 要能自動(dòng)的切削螺紋 三 數(shù)控部分的設(shè)計(jì)改造 1 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按其運(yùn)動(dòng)軌跡可分為 點(diǎn)位控制系統(tǒng) 連續(xù)控制系統(tǒng) 點(diǎn)位控制系統(tǒng)只要求 控制刀具從一點(diǎn)移到另外一點(diǎn)的位置 而對于運(yùn)動(dòng)軌跡原則上不加控制 連續(xù)控制系統(tǒng)能 對兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的位移進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制 由于 C618 車床要加工復(fù)雜輪 數(shù) 控 裝 置控 制 介 質(zhì) 測 量 裝 置伺 服 系 統(tǒng) 機(jī) 床 廓零件 所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng) 2 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng) 半閉環(huán)伺服系 統(tǒng) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 閉環(huán)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到和好的機(jī)床精度 能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種誤差 消除間隙 干擾等對加工精度的影響 但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜 技術(shù)難度大 調(diào)式和維修困難 造 價(jià)高 半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬 過載能力強(qiáng) 又采用反饋控制 因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于以 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng) 但是 采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜 設(shè)計(jì)上也 要有其自身的特點(diǎn) 技術(shù)難度較大 開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路 因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差 但其結(jié)構(gòu)簡 單 易于調(diào)整 所以常用于精度要求不高的場合 經(jīng)過上序比較 由于所改造的 C618 車床的目標(biāo)加工精度要求不高 所以決定采用開環(huán) 控制系統(tǒng) 3 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成 硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ) 性能的好壞直接影 響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能 數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)方案通常有 可以全部自己設(shè)計(jì)制作 可以采用單板機(jī)或 STD 模塊或工控機(jī)改制 可以選用現(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應(yīng)化改動(dòng) 在普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造中 由于第一種設(shè)計(jì)周期較長且不經(jīng)濟(jì) 同時(shí)質(zhì)量也難 于保證 第二種則更加不經(jīng)濟(jì) 所以不課程設(shè)計(jì)將采取第三鐘方案 四 機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì) 1 主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì) 將原機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)換成變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī) 無級調(diào)速部分由變頻器控制 將原機(jī)床 的主軸手動(dòng)變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機(jī)構(gòu) 改造后使其主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分 離 主軸電動(dòng)機(jī)的作用只是帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn) 2 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 將原機(jī)床的掛輪機(jī)構(gòu) 進(jìn)給箱 溜板箱 滑動(dòng)絲杠 光杠等全部拆除 縱向 橫向進(jìn) 給以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件經(jīng)一級齒輪減速后 由滾珠絲杠傳動(dòng) 3 其它部件的改造 刀架部分 拆除原手動(dòng)刀架和小拖板 安裝由微機(jī)控制的四工位電動(dòng)機(jī)刀架 該刀架 具有重復(fù)定位精度高 剛性好 使用壽命長 工藝性好等優(yōu)點(diǎn) 二 可行性論證 根據(jù) 自動(dòng)化制造系統(tǒng) 可行性論證使用戶建造自動(dòng)化制造系統(tǒng)項(xiàng)目前所進(jìn)行的技術(shù) 和經(jīng)濟(jì)性分析報(bào)告 是上級主管部門審定和批準(zhǔn)立項(xiàng)的基本依據(jù) 同樣 在進(jìn)行普通車床 的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造之前進(jìn)行合理的 科學(xué)的可行性論證是必要的 根據(jù)傳統(tǒng)的論證方法 普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的可行性論證應(yīng)圍繞以下幾個(gè)方面 進(jìn)行 即企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀及存在的問題分析 企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo) 改造的基礎(chǔ)條件 目 標(biāo) 技術(shù)方案 投資概算 效益分析 改造后車床的實(shí)施計(jì)劃 結(jié)論等 由于本設(shè)計(jì)僅作為大學(xué)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì) 故在此 設(shè)計(jì)者僅對改造的投資概算作一 簡要的可行性論證 本改造設(shè)計(jì)是對普通車床 C618 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造 在改造設(shè)計(jì)中 采用的是廣州數(shù) 控設(shè)備廠生產(chǎn)的 GSK980T 型數(shù)控系統(tǒng) 加上兩臺(tái)伺服電機(jī) 兩套滾珠絲杠副和相配的傳動(dòng) 部分以及齒輪副 一臺(tái)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī) 四個(gè)電磁離合器以及主傳動(dòng)部分的齒輪副 這樣 設(shè)備改造費(fèi)用和舊設(shè)備費(fèi)用總計(jì)不會(huì)超過 15 萬元 因此 對普通車床作經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造適 合我國國情 是國內(nèi)企業(yè)提高車床的自動(dòng)化能力和精密程度的有效選擇 它具有一定的典 型性和實(shí)用性