銑床的數(shù)控改造流程
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(一)機(jī)床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛度
數(shù)控機(jī)床屬于高精密機(jī)床,要求有很高的移動(dòng)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(jī)床的基礎(chǔ)件具有很高的動(dòng)、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(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償。因此,基礎(chǔ)件剛性不好的機(jī)床不適宜改造為數(shù)控機(jī)床。
(二)改造費(fèi)用合適、經(jīng)濟(jì)性好
機(jī)床改造費(fèi)用分為機(jī)床和電氣兩部分。一方面是維修和改動(dòng)原機(jī)床部分,更換已磨損的部件;另一方面是更換原機(jī)床控制柜,用新的數(shù)控系統(tǒng)和強(qiáng)電裝置代替。改造費(fèi)用與原機(jī)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(jì)上的考慮,通常采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)床改造。改造總費(fèi)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(jià)格的一半,在經(jīng)濟(jì)上就算合適。 (一)機(jī)械部分設(shè)計(jì)
對(duì)數(shù)控機(jī)床的改造*主要的部分就是對(duì)其縱、橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)際的生產(chǎn)中。
1. 工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
因?yàn)楦脑旌笾饕庸A弧、凸輪一類的平面曲線輪廓,所以采用微機(jī)數(shù)控實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)兩軸聯(lián)動(dòng)控制,工作臺(tái)縱向(軸)、橫向(軸)及垂直方向(軸)的運(yùn)動(dòng),分別由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過一級(jí)齒輪減速后,由滾珠絲杠螺母副拖動(dòng)。由于銑削時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。而大功率的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)較困難,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有過載能力,在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)采用直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2. 機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)保留原機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工作臺(tái)升降運(yùn)動(dòng)仍采用手動(dòng)操作,縱、橫向進(jìn)給改造后既可機(jī)動(dòng)進(jìn)行復(fù)雜*件的計(jì)算機(jī)數(shù)控加工,又可手動(dòng)操作完成簡(jiǎn)單*件的加工或用于數(shù)控加工前的對(duì)刀工作。
(2)保留原機(jī)床縱向進(jìn)給的機(jī)動(dòng)部分,將離合器脫開,去掉手輪,將手輪軸通過一對(duì)齒輪與步進(jìn)電機(jī)相聯(lián),用微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。加工時(shí),將離合器脫開,使原來的機(jī)動(dòng)進(jìn)給停止工作。
(3)工作臺(tái)橫向運(yùn)動(dòng)方面,在原手輪安裝位置,安裝減速齒輪及步進(jìn)電機(jī),用微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
(4)采用直流伺服電動(dòng)機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件,伺服電動(dòng)機(jī)的軸端為光軸,齒輪與電動(dòng)機(jī)軸,電動(dòng)機(jī)軸與傳動(dòng)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(diǎn)是不需要開鍵槽,而且兩連接件的相對(duì)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(duì)中性。
(二)數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
數(shù)控部分采用MCS-51系列的8031單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(kuò)展I/O),一片8155芯片,擴(kuò)展成一個(gè)較簡(jiǎn)單的微機(jī)控制系統(tǒng)。2764用作程序存儲(chǔ)器,6264用來擴(kuò)展8031的RAM存儲(chǔ)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(hào)。圖2為控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)控制X、Y軸某一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)單動(dòng)時(shí),可實(shí)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(dòng)時(shí),可實(shí)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。