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普通車床的數(shù)控化改造方案

日期：2010年01月11　來源：沈陽(yáng)第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：普通車床
    CQ5250立式車床具有通用性強(qiáng)、電氣控制自動(dòng)化程度高、有數(shù)顯讀數(shù)裝置、操作方便，被廣泛用于中型零件的制造加工。但是該機(jī)床加工錐面時(shí)，普通車床需要將刀架偏轉(zhuǎn)一定角度，重復(fù)定位精度低；加工中心加工圓弧面時(shí)，需兩刀架聯(lián)合使用車圓弧專用工具，由于專用工具找正精度低且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，使用過程中運(yùn)動(dòng)副間又有爬行現(xiàn)象，加工質(zhì)量不高，加工效率低；而且對(duì)于一些特殊曲面，由于機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)限制而不能加工；機(jī)床的電氣自動(dòng)化控制是通過傳統(tǒng)的繼電器等電氣元件來實(shí)現(xiàn)，因年限久，線路老化，故障頻繁，影響正常生產(chǎn)。普通車床該機(jī)床符合數(shù)控化改造的條件，預(yù)期經(jīng)數(shù)控化改造后，會(huì)有一個(gè)很好的加工狀態(tài)。
    1．?dāng)?shù)控改造方案的確定
    C05250立式車床的基本運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。工件安裝在工作臺(tái)1上，由主軸帶動(dòng)作主運(yùn)動(dòng)，主軸傳動(dòng)由普通交流同步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，通過電磁液壓閥推動(dòng)減速箱齒輪嚙合變速；刀架4、5可在橫梁3的導(dǎo)軌上通過絲杠傳動(dòng)作橫向進(jìn)給，加工中心垂直進(jìn)給通過光桿傳動(dòng)來帶動(dòng)刀架滑座的絲杠，使滑座沿刀架滑座導(dǎo)軌作垂直進(jìn)給，兩個(gè)刀架的進(jìn)給量由在橫梁兩側(cè)的各自進(jìn)給箱來實(shí)現(xiàn)。機(jī)床的數(shù)控化改造方案如下：
    1)采用西門子SINUMERIK810M系統(tǒng)對(duì)左刀架5和主軸進(jìn)行改造。用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)6、7來控制x、z方向的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，廢止原齒輪(交換齒輪)進(jìn)給傳動(dòng)；普通車床機(jī)床主軸由普通齒輪有級(jí)變速改為變頻無級(jí)變速，減少機(jī)械沖擊；運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)x、Z二軸聯(lián)動(dòng)和插補(bǔ)運(yùn)算完成各種型面的加工。
    2)依靠SINUMERIK810M系統(tǒng)內(nèi)置的PLC功能模塊對(duì)機(jī)床電氣進(jìn)行控制，減少原電氣控制線路中的部分中間繼電器，提高機(jī)床的可靠性和穩(wěn)定性。
    3)保留右刀架4和機(jī)床的其他電動(dòng)機(jī)和元件的原有工作功能。
    2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的選擇
    (1)CNC結(jié)構(gòu)的模塊組成。西門子SINUMERIK810M系統(tǒng)是集CNC、PLC于一體的安全可靠的數(shù)控系統(tǒng)，可完成對(duì)刀具軌跡及外圍設(shè)備的監(jiān)控，具有模塊化結(jié)構(gòu)，它由電源模塊、普通車床位置控制模塊、加工中心系統(tǒng)程序存儲(chǔ)模塊、文字圖形處理模塊、接口模塊、I／O(PLC)模塊、CRT顯示器及控制面板、操作面板等組成，具有良好的人機(jī)界面，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)連接示意。
    (2)PLC程序的模塊化設(shè)計(jì)。西門子SINUMERIK810M系統(tǒng)的PLC采用STEPS5語(yǔ)言編程，指令豐富，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把PLC程序編寫成若干個(gè)程序塊和功能塊，普通車床每個(gè)塊完成指定功能。程序的可讀性強(qiáng)，邏輯控制可靠性高。SINUMERIK810M的程序模塊分為組織塊OB、程序塊PB、功能塊FB，加工中心可根據(jù)實(shí)際需要選用，PLC程序各模塊基本結(jié)構(gòu)框。
    3．機(jī)械部分改造方案
    機(jī)械部分的改造與前面介紹的車床改造類似，在此不再進(jìn)一步介紹具體的改造計(jì)算過程。下面給出了該部分的改造方案，供參考。
    (1)原機(jī)床用進(jìn)給箱齒輪或交換齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)T型絲杠進(jìn)行x、z軸的進(jìn)給。為了提高移動(dòng)部件的靈活性，減少或消除傳動(dòng)間隙對(duì)加工精度的影響，拆除左進(jìn)給箱的齒輪傳動(dòng)副，由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)6、7直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠傳遞X軸和z軸的進(jìn)給。
    (2)主軸傳動(dòng)部分的改造。普通車床為了盡可能減少主軸結(jié)構(gòu)改動(dòng)的工作量，加工中心主軸傳動(dòng)仍保持原有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，增加變頻調(diào)速系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。為滿足主軸回轉(zhuǎn)精度的要求，主軸的支承軸承換用高精度軸承。
    (3)伺服軸位置編碼的改造。原系統(tǒng)的進(jìn)給軸控制采用直線感應(yīng)同步器，數(shù)顯進(jìn)給量，改造后采用脈沖編碼器，以滿足機(jī)床精度要求。

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