機(jī)械一體化---ca6140車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控改造-wenkub
2022-12-18 09:06:46 本頁(yè)面
【正文】 指 導(dǎo)教師：王莉靜 批準(zhǔn)日期 ： 3 摘 要 數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備擁有的多少已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造大有可為。購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的主要途徑 ,而改造舊機(jī)床、配備數(shù)控系統(tǒng)把普通機(jī)床改裝成數(shù)控機(jī)床也是提高機(jī)床數(shù)控化率的一條有效途徑。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。 (2) 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； (3) 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件； (4) 加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間； (5)機(jī)床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)效率高（一般為普通機(jī)床的 3~5 倍）； (6) 機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度改善勞動(dòng)條件； (7) 對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。 (10) 驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。我國(guó)數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn) 品開(kāi)發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、 PC 技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。 采用 MCS－ 51 系列單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，由功率步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪減速后驅(qū)動(dòng) X、 Y、 Z 三軸（亦可用聯(lián)軸器將步進(jìn)電機(jī)與絲杠直接聯(lián)結(jié)起來(lái)，以減小徑向尺寸）。數(shù)控系統(tǒng)改造硬件原理連接如圖 1 所 示 圖 1 數(shù)控系統(tǒng)改造硬件框圖 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類(lèi)型，改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)難。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。 電氣控制原理 主軸控制系統(tǒng)： 主軸采用三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)由西門(mén)子 440 變頻器 US 控制，其動(dòng)力由 U、 V、W 三相電源經(jīng)變頻器 US 提供，主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)由指令控制經(jīng) PLC 輸出再經(jīng)變頻器 US 控制主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速由數(shù)控系統(tǒng)經(jīng) XS9 口直接連到變頻器 US 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，若出現(xiàn)故障，則由變頻器 US 發(fā)出信號(hào)經(jīng) PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類(lèi)型在顯示器上報(bào)警顯示報(bào)警號(hào)。 光柵尺控制電路： 光柵尺通過(guò)測(cè)量反饋控制刀架進(jìn)給與后退量的實(shí)際尺寸與指令尺寸的誤差大小反饋給數(shù)控系統(tǒng)，若誤差太大超出允許誤差范圍，數(shù)控 系統(tǒng)可根據(jù)加工情況進(jìn)行時(shí)時(shí)調(diào)整，若出現(xiàn)故障，由系統(tǒng)判斷故障類(lèi)型并在顯示器上報(bào)警顯示報(bào)警號(hào)。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于 6級(jí)，螺母間隙過(guò)大則更換螺母。 剛度驗(yàn)算滾珠絲杠副的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形 .滾珠絲杠的扭矩變形較小，對(duì)縱向變形的影響更 小，可忽略不計(jì)，螺母座只要設(shè)計(jì)合理，其變形量也可忽略不計(jì) .絲杠軸承的軸向接觸變形計(jì)算方法可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .可供滾珠絲杠支承使用的滾動(dòng)軸承種類(lèi)很多，目前占優(yōu)勢(shì)的有：接觸角為 60的推力 角接觸球軸承，可以背靠背或面對(duì)面組配，還可以三聯(lián)組配，四聯(lián)組配等，為提高剛度和承載能力。為了在齒輪傳動(dòng)中消除間隙， 實(shí)現(xiàn)微量自動(dòng)補(bǔ)償以提高傳動(dòng)精度，選用雙片薄齒輪調(diào)隙，可調(diào)拉彈簧式結(jié)構(gòu)； （ 2）拆下絲杠右端的支撐座，在坐標(biāo)鏜床上將其孔徑鏜至 40mm，便與伺服電動(dòng)機(jī)的支撐軸相配合； （ 3）車(chē)削兩個(gè)軸套（分別為一長(zhǎng)一短），長(zhǎng)套用于連接絲杠左端和左支撐座，短套用于連接絲杠右端與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸； （ 4）對(duì)安裝螺母的配件進(jìn)行刨、磨、鉆、鉸和攻絲等加工，使其符合安裝條件； （ 5）總裝后，進(jìn)行局部調(diào)整（如滾珠絲杠與道軌的平行度、螺母間隙和螺母上下前后位置等），力求使?jié)L珠絲杠受力均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)傳動(dòng)間隙。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，彈簧彈力顯很小，起不到自動(dòng)消除間隙的作用；當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，彈簧 彈力又明顯很大，則更容易加速齒輪的磨損。 刀架 改造思路 刀架部分是機(jī)床的重要功能部件，對(duì)其進(jìn)行改裝主要是為了實(shí)現(xiàn)多刀夾持、自動(dòng)換刀。內(nèi)置的 4 只霍爾元件 檢測(cè)刀位位置，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)完成刀具定位。 實(shí)施步驟
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