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數(shù)控機(jī)床改造的優(yōu)化方案研究

2016-03-15 21:07付建巍
企業(yè)文化·下旬刊 2016年2期
關(guān)鍵詞:優(yōu)化方案數(shù)控機(jī)床

付建巍

摘 要:數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用了當(dāng)代最新科技成果而發(fā)展起來的新型機(jī)械加工機(jī)床,40年來,數(shù)控機(jī)床在品種、 數(shù)量、 加工范圍與加工精度等方面有了情人的發(fā)展同,大規(guī)模集成電路和重型計算機(jī)的發(fā)展和完善,使數(shù)控機(jī)床的逐年下降,而精度和可靠性卻大提高。數(shù)控機(jī)床不僅表現(xiàn)為安生量迅速增長,而且在質(zhì)量、性能和控制方式上也有明顯改善。

關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床;優(yōu)化方案;性能控制

數(shù)控機(jī)床加工工件時,完全根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的指令自動進(jìn)行加工,不允許頻繁測量和進(jìn)行手動補(bǔ)償,這就要求機(jī)床結(jié)構(gòu)具有較高的靜剛度與動剛度,同時要提高結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性,提高機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)的剛度并消除其中的間隙,消除爬行。這樣可以避免振動、熱變形、爬行和間隙等影響,從而搞被加工工件的精度。同時數(shù)控機(jī)床由普通數(shù)控機(jī)床向數(shù)控加工中心發(fā)展,加工中心可使多道工序集中在一臺機(jī)床上完成,減少了機(jī)床,壓縮了半成品庫存存量,減少了工序的輔助時間,提高了生產(chǎn)率和加工質(zhì)量。繼數(shù)控加工中心出現(xiàn)之后,又出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人(或工件交換機(jī))和工件臺架組成的加工單元,工件的裝卸、 加工實現(xiàn)全自支化控制。

一、數(shù)控機(jī)床數(shù)控的原理分析

數(shù)控機(jī)床數(shù)控的裝置主要由單板機(jī)、控制程序、零件加工程序、驅(qū)動電源裝置,收發(fā)信板、功率步進(jìn)電機(jī)等部件組成。單板機(jī)在控制程序的控制下,可以使數(shù)控系統(tǒng)具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)加工工件輪廓的功能;具有進(jìn)給速度控制和快速回零的功能;具有刀具補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償?shù)墓δ?,以及其它多種功能。當(dāng)零件加工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進(jìn)給速度后,控制程序就會通過單板機(jī)按照所輸入的零件加工程序發(fā)出一系列的脈沖信號。經(jīng)隔離放大以后,分別驅(qū)動z 向和x向功率步進(jìn)電機(jī),使刀架按照要求的方向、速度和位移量實現(xiàn)縱向和橫向運動。從而構(gòu)成了一個經(jīng)濟(jì)型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

二、數(shù)控機(jī)床改造的注意事項

數(shù)控機(jī)床改造的前提是拆除原系統(tǒng),在拆除時要對照原圖紙,認(rèn)真觀察,及時在圖紙上做出標(biāo)記,尤其是局部改造的時候,標(biāo)記可以防止遺漏或過拆,拆卸過程中能夠補(bǔ)充與修正系統(tǒng)設(shè)計中的欠缺之處。根據(jù)改造后的設(shè)計圖紙,對新的系統(tǒng)中的一些部件進(jìn)行合理設(shè)置,如:固定箱體、安放面板、元器件位置的調(diào)整及密封、線路走向和固定、機(jī)床外觀的裝飾設(shè)計等。連線工作必須分工明確,有人復(fù)查檢驗,以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試人員應(yīng)時刻以發(fā)現(xiàn)和解決問題的指導(dǎo)思想,保持頭腦冷靜,隨時做好記錄,機(jī)床調(diào)試過程中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度,防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈,無多余物品;各運動坐標(biāo)拖板處于全行程中心位置;能空載試驗的,先空載后加載;能模擬試驗的,先模擬后實動;能手動的,先手動后自動。

三、數(shù)控機(jī)床改造優(yōu)化方案

(一)控制系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)JWK - 15T和JBK - 30M是用得較多的兩種系統(tǒng)。JKW - 15T 系統(tǒng)的核心是MCS - 51 系列的8031單片計算機(jī)。它用三路驅(qū)動電路,分別控制X、Y 和向步進(jìn)電動機(jī),它進(jìn)行機(jī)床的位移運動,并能實現(xiàn)任意二坐標(biāo)聯(lián)動或三坐標(biāo)聯(lián)動。8031 單片機(jī)是MCS -51 系列計算機(jī)的典型產(chǎn)品,其硬件功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于TP -801 單板機(jī),尤其適合實時控制、智能儀表、自動機(jī)床,是控制類型領(lǐng)域中最理想的八位微型計算機(jī),在全世界都得到廣泛應(yīng)用。JBK - 30M 數(shù)控裝置是三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng),它用ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)代碼進(jìn)行編程,除了能執(zhí)行本身的編程指令外,還能執(zhí)行二坐標(biāo)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的編程指令,而且三坐標(biāo)系統(tǒng)的各種操作方法相同于二坐標(biāo)系統(tǒng)。

(二)優(yōu)化對象的確立

在選擇適宜于進(jìn)行改造的機(jī)床時,首先必須對各類機(jī)床的零件加工情況進(jìn)行調(diào)查研究,分類統(tǒng)計,看零件有無批量,看各類批量主要在哪種機(jī)床上進(jìn)行加工,以及在哪種型號的機(jī)床上進(jìn)行加工,這樣才能確定出改造對象。一般中小車床上的工件總是比較飽滿,成批量的零件也比較多。因此,用計算機(jī)技術(shù)把中小車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床比較適宜。對于一些中小型企業(yè),為了充分發(fā)揮車床的作用,更需要經(jīng)過改造的車床。這樣既能用數(shù)控系統(tǒng)加工批量零件,又具有臥式車床的功能,以適于加工單件零件。對于一些形狀復(fù)雜的零件,普通機(jī)床往往難于加工成形。如果采用機(jī)械仿形的方法進(jìn)行加工,在不成批量的情況下很不合算。這時,用計算機(jī)技術(shù)改造機(jī)床,就可以使問題得到解決,明顯提高企業(yè)加工能力。編程要比制作靠模容易得多,靈活得多。用數(shù)控機(jī)床加工形狀復(fù)雜的零件是非常適宜的。

(三)輔助改造要合適

根據(jù)改造后車床的主要加工對象,確定刀架是否需要進(jìn)行改造,可以使改造費用使用得更加合理,避免發(fā)生改造過?,F(xiàn)象。如果改造后的簡易車床,主要用來加工比較復(fù)雜的零件,需要采用三、四把刀才能完成全部車工工序,就必須對刀架部件進(jìn)行改造。一般可采用安裝有四把刀、由鼠牙盤定位、進(jìn)行絕對刀位控制的自動回轉(zhuǎn)刀架比較合適。重復(fù)定位誤差可小于0. 005mm,精度持久性比較好。這種刀架出廠時,就規(guī)定了刀號位置。當(dāng)需要幾號刀在加工位置時,只需對該刀控制信號口發(fā)出信號,刀架就會自動轉(zhuǎn)到需要的位置。改造后的簡易數(shù)控車床需要加工螺紋時,可以在主軸后端同軸安裝或異軸安裝一個主軸脈沖發(fā)生器,作為主軸位置的信號反饋元件。目的是為了檢測主軸轉(zhuǎn)角的位置,并且將其變化情況輸送給單板機(jī),使單板機(jī)能按照所需加工的螺距進(jìn)行處理??刂瓶v向步進(jìn)電機(jī)運動,通過縱向滾珠絲杠帶動刀架完成螺紋加工。

四、結(jié)束語

機(jī)床數(shù)控改造已經(jīng)成為機(jī)械自動化的必然趨勢,如何不斷提高數(shù)控程度是企業(yè)不斷追求的目標(biāo),如何將機(jī)床實現(xiàn)集成化、智能化、虛擬化,以達(dá)到不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本是企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的前提,本文中的一些觀點能夠為同行提供參考。

參考文獻(xiàn):

[1]李英.車床數(shù)控化改造思路[J].武漢交通職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2014.

[2]逄玲.數(shù)控機(jī)床主軸部件的結(jié)構(gòu)及其維護(hù)[J].企業(yè)文化,2015.

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