数控化改造设计(普通车床)

数控达人2022-01-12 16:41:34

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1  引言

  数控机床作为机电一体化的典型产品,在机械制造业中发挥着巨大的作用,很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题,且能稳定产品的加工质量,大幅度地提高生产效率。我国作为机床大国,对普通机床数控化改造不失为一种较好的良策。数控文库针对目前国内企业现状,提出简易型经济数控改造思路和设计方法供数控技术人员参考。

  2  设计任务与总体方案确定

  C616 车床主要用于对中小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工,这些零件加工工艺要求机床应完成的工作内容有:控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴变速;刀架能实现纵向和横向的进给运动,并具备在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀;冷却泵、润滑泵的启停;加工螺纹时,应保证主轴转一转,刀架移动一个被加工螺纹的螺距或导程。这些工作内容,就是数控化改造数控系统控制的对象。察看 C616 车床及有关资料,并且参照数控车床的改造经验,确定总体改造方案为:

  ①对机床的改造部位是:拆掉手动刀架和小拖板装上数控刀架;拆掉普通丝杆、光杆进给箱、溜板箱,换上滚珠丝杠螺母副;主轴后端加一光电编码器用波纹管连接,供加工螺纹使用;

  ②数控系统选用江苏东方数控新技术公司生产的 NIM-9702 数控系统;

  ③驱动系统的设计。由于改造设计的是简易型经济数控,所以在考虑具体方案时,基本原则是在满足需要的前提下,对于机床尽可能减小改动量,以降低成本。

  总体改造如图 1 所示。

  图 1 C616 车床总体改造图

  3  机械部分设计

  纵向进给机构的改造。拆除原机床的进给箱,利用原机床进给箱的安装孔和销孔安装齿轮箱体。滚珠丝杠仍安装在原丝杠的位置,两端采用原固定方式,这样可减小改装现场,并由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠,从而使纵向进给整体刚性略优于以前。

  横向进给机构改造。保留原手动机构,用于调整操作,原有的支撑结构也保留,步进电机、齿轮箱体安装在中拖板的后侧。

  纵、横向进给机构都采用了一级齿轮减速,并用双片齿轮错齿法消除间隙,双片齿轮间没有加弹簧自动消除间隙,因为弹簧的弹力很难适应负载的变化情况。当负载较大时,弹簧弹力显得小,起不到自动消除间隙的作用;当负载较小时,弹簧弹力又显得大,则加速齿轮的磨损。为此采用人工定期调整螺钉紧固的办法来消除间隙。

  光电编码器与车床主轴之间用弹性元件联结,具体用波纹管联结。

  刀架的改造。拆除原刀架和小拖板,换上数控刀架。

  纵、横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩,以保持防尘和机床整体美观。改造后的横向进给系统如图 2 所示。

  图 2  横向进给系统图

 4  数控系统简介及 I/O 连接左旋肉碱副作用效果好的补水保湿哪个牌子好眼影淘宝男装皇冠店祛痘哪种眼膜效果好效果好的护手霜哪个好

  NIM-9702 数控系统特点及主要技术指标:

  ( 1 )是以单片机为核心的两坐标联动经济型数控系统;

  ( 2 )图形跟踪 CRT 显示;

  ( 3 )最小输出增量: X 轴 0.005 , Z 轴 0.01 ;

  ( 4 )具有直线、圆弧、螺纹插补和间隙、刀具补偿功能;

  ( 5 )程序输入方式:键盘、 RS-232C ;

  NIM-9702 数控系统 I/0 接口主要实现与编码器接口、步进电机控制接口、数控刀架接口和开关量输入输出接口。

  X 轴、 Z 轴及主轴控制接口。 15 芯 D 型插座,用来控制 X 轴、 Z 轴步进电机的运动和主轴的转速。

  开关量输入输出接口。 37 芯 D 型插座,开关量输入输出类型:①冷却液控制口;②辅助输入输出口;③刀架控制信号;④主轴控制信号;⑤主轴换档控制口;⑥超程信号输入口;⑦回零信号输入口。

  RS-232 通讯接口。 9 芯 D 型插座,用于连接 RS232C 接口的计算机或外部设备。

  5  驱动系统改造设计

  ( 1 )步进电机驱动模块选择及控制设计

  步进电机驱动模块选杭州中达电机厂生产的型号为 ZD-HB2068 驱动模块,该驱动模块采用恒相流、变脉宽 PWM 调制、全功率 MOS 管组成驱动桥,动态性能好,可靠性高,其控制电路设计如图 3 所示。

  图 3  驱动电路

  图中 CP 控制脉冲输入(来自于数控系统的工作指令); CW/CCW 旋转方向指令输入,接高电平改变方向; F/H 步距角切换指令输入,高电平为 1.50 ; TIM 为相原点输出指令端; RES 清零端。

  ( 2 )主电路设计

  主轴变速以及正、反转控制采用变频器调速控制,数控刀架正、反转通过改变电路相序来实现,电路设计如图 4 所示。

  图 4  主电路

  ( 3 )主控电路设计

  主控电路完成数控系统、主轴电机、数控刀架以及驱动系统供电控制。电路设计如图 5 所示。

  图 5  主控电路


(来源一览文库)


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