机床改造（精选十篇）
机床改造 篇1
1.机床电气系统介绍
在各个工厂的产品生产过程中, 都离不开机床电气系统对整个生产过程的控制, 机床电气系统可以让生产过程变得更加轻松易于管理。机床电气系统在很多企业中都有应用, 让企业生产工作效率大幅度提升, 并且企业生产品质也有很大提升, 进而帮助企业提升经济效益。机床电气系统是编程与机械的结合, 通过人为的预先将编程输入存储器中, 然后对编程根据特定需求执行相应的编程, 执行逻辑型运算和控制, 并且采用科学计算规则将收集到的数据进行处理整合, 然后再通过数字类型的模式对企业的整个生产过程进行有效控制。机床电气系统的应用和执行任务离不开编程, 因此需要先通过编程语言对程序进行编写, 所展示的是图形形式, 能够很方便工作人员的识别和分析。机床电气系统的图形式编程语言让操作变得更加简单易行, 并且更方便在实际工作中的应用。通过编程语言进行控制的机床电气系统更容易进行修改, 在不改变系统结构的情况下就可以轻松对编程进行更改, 进而对整个机电电器系统执行新的方案和任务。这种便利功能帮助企业节约大量的人力物力财力, 有助于企业提升经济效益和竞争能力。此外, 通过编程控制的机床电气系统通过网络化的管理方式, 能够实现编程共享, 能够让更多的人对编程元件进行使用, 大大提升了其经济性能。这种看似比较松散的管理方式, 其实则更为集中, 更加方便对机床电气系统的管理和控制。机床电气系统让企业生产更加标准化, 让系统更加规范地使用。
2.对机床电气系统中的问题进行分析研究
近些年来我国科技水平大幅度提升, 在电气行业, 其系统控制中更多地融入了高科技技术, 让机床电气系统水平大幅度提升。但是在我国很多企业中机床电气系统却没有得到很好地改善, 主要是因为企业的重视程度不够, 没有对机床电气系统中的陈旧设备进行及时更换。在企业的生产过程中, 不仅机床电气系统扮演着重要角色, 电气系统设备也有很重要的作用。因此如果不对陈旧的设备进行更换, 将会使得机床电气系统的工作效率大幅度降低, 工作质量也会受到影响。在企业的生产过程中, 很多必要的设备已经使用了很多年, 在日新月异的科技社会中, 它们已经不能够满足充满新技术的机床电气系统的应用, 已经不能满足社会发展的需求, 所以陈旧的设备将会导致企业生产效率的降低。在一些企业生产过程中, 不仅设备不够新, 机床电气系统也没有及时更换, 这些都使得企业生产效率受到很大程度的影响。有一些企业为了改变现状, 提升企业效益, 做出了一些改变, 但是由于改变不彻底, 改变有很大的局限性, 所以尽管有改变, 但是效果还不是太明显。
3.对机床电气系统进行改造分析
3.1企业必须要对机床电气系统进行改造的原因分析
企业的生产系统的高效进行离不开机床电气系统对它的控制, 但是在我国大部分的企业运营和生产中, 机床电气系统都存在着各种各样的问题。其中最主要的问题就是设备由于过于陈旧不能满足现在生产力发展的需求, 因此需要企业对这些系统设备进行更换, 对设备进行更新, 这样才能提升企业的工作效率和经济效益。虽然有些企业对必须要更换的设备进行了新的更换, 但是还是不能够满足社会的需求, 并且在企业生产过程的进行中, 还会出现各种问题让机床电气控制系统效率降低, 这样会严重影响企业的经济效益。在我国的机床电气系统的管理控制体系制度上也有很大的缺陷, 责任制不够明确, 规章制度不够完善, 其中存在着很多漏洞, 这使得一些工作人员有隙可乘, 对工作不够认真负责, 进而导致企业生产过程中的效率低下。在对企业机床电气系统的维护和检测上也不够严谨, 因此积累了很多安全隐患, 这些都不利于机床电气系统的高效工作, 大大缩减了企业的生产效益, 并且不能保证在生产过程中工作人员的安全性。以往的机床电气系统早已不能够满足企业快速发展的需求, 因此急需要对企业生产中的机床电气系统进行改造。
3.2对企业生产中机床电气系统进行改造的方法
机床电气系统在企业的生产过程中有着非常重要的作用, 现在越来越多的企业已经认识到它的重要作用, 也投入更多的资金和时间精力对机床电气系统进行彻底改造, 以提升企业生产的整体效益, 保护企业生产过程中的安全性。有些企业只是进行简单地改造, 这对陈旧的机床电气系统来说治标不治本, 所以其改造并没有彻底地杜绝问题的产生, 反而隐藏着更多的安全隐患。因此企业必须认识到只有进行更深层次的改造才能更好地解决机床电气系统中的问题。
3.2.1为彻底改造机床电气系统做好规划
在对企业机床电气系统进行彻底改造之前先要对其进行分析研究, 并且根据实际情况和企业实际应用发展方向来制定一项完整科学的规划, 这样有助于改造工作的进行, 能够更高效地对机床电气系统进行彻底改造。对企业的细节进行分析, 对企业发展类型和生产要求进行研究, 并且选择专业的人员对生产工作进行操作和控制, 这些都会对企业的生产效率产生影响。在制定明确的计划之前, 要对企业的主要生产步骤和方法进行科学地探讨研究。这些准备工作都有利于对彻底改造机床电气系统做好规划工作提供帮助和支持。
3.2.2对机床电气系统PLC进行改造
在机床电气系统中PLC有其独特的优势特点, 更方便工作人员对其进行操作, 并且反映更为准确。在对PLC进行改造时主要针对其外部改造, 这样能够更好地提升机床电气系统的编程执行准确性, 能够让控制反映更加灵敏, 并且工作效率更高。PLC外部改造提升了机床电气系统的安全性和稳定性能, 适合在紧急情况下仍能够快速做出反应, 以保证企业生产过程中的经济效益。最主要的是PLC外部改造可以很好地提升企业生产产品的品质, 进而实现企业最终目的。
3.2.3对机床电气系统的主传动进行改造
对于任何企业的生产都离不开机床电气系统的控制, 而机床电气系统控制过程的主要方式是直线型进行反复重复式的工作, 这种方法不利于对企业经济效益的提升, 在企业生产应用过程中还不够完善, 现在由于高科技技术在机床电气系统中地入驻, 为机床电气系统增添了新的元素, 比如现在不断发展着的全数字直流调速电机, 则可以很好地提升企业生产经济效益, 对电气系统进行更好地控制。
结语
在企业生产过程中机床电气系统的应用和控制是非常有必要的, 因此要不断地对不合适的机床电气系统进行改造, 才能够促进企业经济效益的提升、竞争实力的增强和产品质量的不断完善。
参考文献
[1]刘振堂.数控转塔冲宋发展新进[J].锻压装备与制造搜术, 2015 (31) :123-125.
机床数控化改造分析论文 篇2
关键词：机床;数控化;改造
1机床进行数控化改造的必要性
微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
可以实现加工的自动化，而且柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。
由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。
可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现时间无看管加工。有以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力(一个人可以看管多台机床)，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及CIMS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
宏观上看，工业发达家的军、民机械工业，在20世纪70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业(包括军、民机械工业)进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS(管理信息系统)、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造(称之为信息化)，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后。如我国机床拥有量中，数控机床的比重(数控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已达20.8%，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
2如何进行机床数控化改造
2.1数控化改造的内容
机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复;其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床;其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度;对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新;其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。
2.2数控系统的选择
数控系统主要有三种类型，改造时应根据具体情况进行选择。
步进电机拖动的开环系统。该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。
异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统。该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的`方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。
交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统。半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司;国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。
3数控改造中主要机械部件改装探讨
一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度;运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙;功率大;便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。
滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。
齿轮副。一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。
滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。
滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上;精度高，寿命长;启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。
机床的数控化改造研究 篇3
摘 要：由于机床的数控化改造有较大的经济效益与社会效益，在日本、德国和美国等发达国家已经得到政府的大力扶持，而在中国这种改造才刚刚起步，机床的数控化改造是一项复杂的系统工程，只有抓好改造全过程的设计与管理，才能改造出高质量的数控机床。
关键词：数控化改造；数控系统；伺服系统
机床数控化改造有多种方案，机床类型不同，改造的内容也不同，所以机床改造内容并非一成不变，而要根据实际情况选取合适的方式，以使普通机床数控化改造后的性能与新的同类数控机床相近或相同。同时，在机床数控化改造完成后，还应注意培训数控机床的操作人员和编程人员，以使改造后的数控机床能够尽快发挥作用。
1、改造数控机床的因素分析
数控机床的使用提高了机床加工生产的效率。普通机床进行数控化技术改造后可以实现零件加工自动化；其次，零件加工性能更加稳定安全更加可靠。这是由于经数控技术改造的数控机床的各主要部件经过长期工作，几乎不会因刀刃变形而影响生产件的精度；再次，可以为零件生产厂家节约资金。与购买新的普通机床相比，普通机床的数控化改造一般可以节省一半以上的费用；最后，对于复杂的加工零件而言，改造难度越高，其功效提高的越显著：且可不用或少用工装，这样不但节约费用，还可以缩短零件生产的准备时间。由于所需加工产品的尺寸误差较小，精度要求高，不需要再进行修配。而数控机床由于实现了加工的自动化，计算机系统可以对刀具进行自动化管理，从而不会因为刀具的磨损而影响加工零件的精度与一致性；由于数控机床可以实现多种加工功能，因此可以加T出复杂的零件；由于实现了加工产品的自动化生产，数控机床的加工效率可以提高许多。计算机拥有强大的记忆和存储功能，因而可以把所需的程序存储下来，然后根据程序的规定自动去执行加工工序，实现加工的自动化；数控机床实现了多道工序集中完成，减少了频繁搬运被加工的零件，当零件装夹好后，可以实现多道工序的加工。
2、数控化改造的内容
2.1精度的恢复和机械传动部分的改进
机床改造过程中首要任务是对旧机床进行类似于通常的机床大修，以恢复机床精度，达到新机床的制造标准。但是机床数控化后对机床精度的要求与普通机床的大修是有区别的，即整个机床精度的恢复与机械传动部分的改进，都要为满足数控机床的结构特点和数控自动化加工的要求来进行。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极变速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
2.2选定数控系统
根据要进行数控化改造机床的控制要求，选择合适的数控系统是至关重要的。选择时，除了考虑各项功能满足要求外，还一定要确保系统工作可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。国产系统在目前市场上有各种经济型和标准型数控系统供应。其中，经济型数控系统具有结构简单，操作方便，技术易于掌握及制造成本低等优点，系统性能相对较差，可靠性不高。
2.3伺服系统设计
伺服系统分为开环、半闭环和闭环系统三种。开环控制系统主要由驱动控制单元、执行元件和机床组成。闭环伺服驱动由执行元件、驱动控制单元、机床以及反馈检测单元、比较控制环节组成。在普通机床的数控化改造中一般采用步进电动机和交流伺服电动机。交流伺服电动机调速方便，体积小，目前广泛用于数控机床的传动系统。与步进电动机相比， 其精度高、价格昂贵，考虑到改造本身是经济型改造，因此一般选用步进电动机作为驱动装置。检测反馈单元一般用光栅、脉冲编码器等。在选择驱动装置时，一定要考虑其运转性能与电动机的匹配，同时也要考虑其接口数据与数控装置接口数据的匹配。目前国内外的数控系统厂家，都开发了与自己系统配套的驱动器，如广州数控适配DA98 系列驱动器，华中适配HSV 系列动器，FANUC（发那科）本身开发了集成程度很高的多轴驱动器，所以一般优先考虑配套的驱动器。
2.4电气系统的改造设计
在进行机床数控化改造时，原机床的电气控制部分一般只能报废，重新按数控化改造要求进行设计制作。数控机床的强电控制部分设计中要特别注意的是，数控系统各接口信号的特点和形式要相配，并且在设计过程中应尽量简化强电控制线路。在电气控制系统的改造设计中，应该遵循：机床在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济，不宜盲目追求自动化和高指标，力求控制系统操作简单、车床使用与维修方便。机床中的主轴电动机、冷却泵电动机、刀架电动机等均需系统自动控制。数控机床中电气控制系统除了对机床辅助运动和辅助动作控制外，还包括对保护开关、各种行程、极限开关的控制， 以及在操作盘上所有按键、操作指示灯等的控制。改造后的电气控制系统，不仅保留了机床传统控制系统的优点，同时具有体积小、功能强、通用性和灵活性强、使用维护方便等特点。
3、结语
由于机床数控化改造有多种方案，机床类型不同，改造的内容也不同，所以上述机床改造内容并非一成不变，而要根据实际情况选取合适的方式，以使普通机床数控化改造后的性能与新的同类数控机床相近或相同。另外，在机床数控化改造完成后，还应注意培训数控机床的操作人员和编程人员，以使改造后的数控机床能够尽快发挥作用。
参考文献：
[1]袁建华.普通机床数控改造的实践与探讨[J].装备制造技术，2011
谈机床数控化改造 篇4
目前, 数控机床的产品越来越多, 产品的价格也在不断的降低, 从简易的国产数控机床到进口的大型加工中心, 机床数控化改造已成为过去进行时, 是数控机床产品刚刚进入到我国时的一个名词。但是, 机床数控化改造真的走出我们的视野了吗?
全国高职院校学生“数控机床安装、调试与维修技术”技能邀请赛是数控专业学生参加的一项重大赛事。大赛指定使用某品牌的数控教学装置, 对于我院来说这是一笔较大的资金。学院现有13台旧的普通车床, 于是我们决定对这些车床进行数控化改造, 改造的思路是参照大赛的设备装置与比赛要求, 在现有设备中加入数控系统、驱动模块、变频调速模块、检测反馈元件等电气控制元件装置, 为学生参加数控职业技能大赛提供设备支持。除服务大赛外, 我们利用改造后的设备加强我院学生的技能训练, 提高学生的技能水平, 以适应日常教学的需要。
2 数控化改造的内容
进行数控化改造应用到的相关知识与技能较多, 主要包括:
2.1 数控系统的选择
数控系统是数控机床的核心。它接受来自输入设备的程序和数据, 目前市场上流行的数控系统, 如FANUC、西门子、GSK980TD等都配置有车床数控系统, 能够胜任车削加工的大部分工作, 并具有价格低廉、可靠性强、功能强大等特点, 我们只需安装一般功能的数控系统。
2.2 伺服系统的选择
伺服系统是接受数控装置的指令, 驱动机床执行机构运动的驱动部件。它由伺服电路和伺服电机组成。一般来说, 数控机床的伺服驱动要有好的快速响应性能, 能灵敏而准确地跟踪由数控装置发出的指令信号。近年来发展的步进电动机细分技术, 出现了专用的细分功率驱动模块, 这样的步进电动机在低转矩、高精度、速度中等的小型设备的驱动控制中得到了广泛应用。在改造时, 伺服系统驱动电动机可采用步进电动机控制。
2.3 反馈装置的选择
改造后的车床已拆掉原齿轮传动系统, 将主轴箱与进给箱之间的传动链切断, 车床主运动和进给运动相互独立, 但是为了使改造后的车床能适应加工螺纹的工艺要求, 必须把主轴运动和进给运动联系起来, 光电编码器就是起这种联系作用的。因而在经济型数控车床上加工螺纹或丝杠时, 需要配置光电编码器作为车床主轴位置信号的反馈元件。它与车床主轴同步转动, 发出主轴转角位置变化信号输送到数控系统, 数控系统按照所需加工的螺距进行计算处理, 从而控制机床步进电动机, 实现准确加工螺纹的目的。
2.4 数控系统电气控制线的连接
车床的数控系统改造电气控制线的连接是将步进电动机、驱动器、主轴脉冲发生器等装置与CNC控制装置上对应的接口插座连接, 主要包括:进行X轴、Z轴及主轴控制接口的连接, 用来控制X轴、Z轴伺服电机的运动及主轴的转速;进行CNC编码器反馈信号接口与主轴电机的编码器的连接, 用于加工螺纹时的控制;进行手摇脉冲发生器接口连接, 用以实现手动及联动切削;连接开关量输入输出接口, 输入信号主要用于X、Z方向是否超程的检测, 刀架的位置检测及坐标原点位置检测等;输出信号主要用于主轴的转速控制, 主轴的正、反转或停止控制, 主轴的冷却液的开、闭控制, 刀架正、反转运行等控制;连接机床操作面板接口, 机床操作面板有多个自定义键, 结合该机床控制操作的自身特点要求, 在机床面板上定义的操作键, 完全能满足机床控制的要求。
2.5 可编程控制器PLC的控制及设计
进行可编程控制器PLC与机床CNC的联接、PLC输入输出端与机床面板信号联接、PLC输出端与机床强电信号联接、PLC输入端与机床CNC数控装置I/O接口的联接。
PLC的连接进行后, 进行PLC程序的模块化设计, 可将PLC程序划分为5个模块, 即公共信号模块、基本控制模块、刀架模块、主轴模块、报警模块。PLC的控制程序可进行编写或是借用程序进行修改。
2.6 调试与运行
各零部件安装完毕、电气控制系统连接完成后, 在机床导轨面和滚珠丝杠上涂上润滑油, 接通电源到控制装置的电源插座上, 全部接通后对机床进行调试, 检查步进电动机的转向是否正确, 用“手动”试验各种转速的运转情况, 利用手动方式检查系统的伺服驱动和步进电动机工作是否正常。试编一个简单的零件加工程序进行试加工。
3 数控化改造的教学优势
此次数控改造可采用最新的控制技术, 不同于成套的现有设备, 设备中的控制元件都是厂家选择好的。而在数控化改造过程中进行各控制元件的选择配置, 如选择数控系统型号、选择步进电机驱动进给运动的型号、配置脉冲发生器实现螺纹加工功能等, 这些工作完全由参与机床改造的老师与技术人员完成, 各控制元件的型号选择、功能匹配、接口定义等都是要进行分析确定的, 这些更能煅练提高教师的应用技术水平。
对学生来说这样的实训设备更有利于提高学生对数控系统的整体认识能力。对于数控改造的机床, 选择的元件是多型号、多品种的, 参数的设定又是后进行的, 可能有不合理的地方, 这些设备上的弱势往往是锻炼学生能力上的优势, 正是因为不合理, 学生才会多思考, 就是设备接口型号不统一, 学生才要抓住系统运行的原理去解决遇到的问题。这些正是我们要锻炼学生应用能力的途径。
结束语
此次数控改造还可以充分利用现有的设备与现有的实训场地, 不必用过大的投资就可满足教学需求。同时在改造过程中, 也可以参照大赛要求进行改造, 为大赛也为教学提供了方便的设备保障。
摘要：教学用机床设备老化, 无法完成目前的教学工作, 为适应技能大赛要求, 必须进行机床数控化改造。在进行机床数控化改造的过程中, 机床本体基本结构不变, 要兼顾技能大赛提出的各项要求, 所以改造的工作量与技术难度主要放在电气控制领域, 改造前要进行技术论证、器件选择、新系统的设备连接设计、PLC系统调试, 改造后进行设备试运行, 并提出改造的注意事项。
关键词：机床,大赛,改造
参考文献
[1]贯宇主编.现代工厂电气控制技术实训.北京:石油工业出版社, 2010.
[2]于润伟主编.机床电气系统检测与维修.北京:高等教育出版社, 2009.
机床数控化改造技术论文 篇5
对改造对象进行全面检查，明确改造目标和改造后机床用途，确定改造方案。
普通机床数控化改造总体步骤如图1 所示。
对于旧数控机床的升级改造，机械系统改造较少，主要是电气控制系统的升级改造，以改变系统老化、备件匮乏带来的故障率高、维修周期长的问题。
(2) 机械系统的改造
普通机床机械系统改造项目多，如图2 所示。
如普通机床往往在铸铁床身上直接加工出导轨，长时间使用出现磨损，影响加工精度，为提高其耐磨性和动、静刚度，可以改造为采用轴承钢淬硬制成导轨，粘贴紧固到铸铁床身上，而后再对粘贴好的导轨进行磨削;改变普通机床繁琐的传动链，采用步进、DC或AC 伺服电动机结合滚珠丝杠副的传动形式，使传动链大大缩短;增加自动换刀装置; 增加分度工作台、回转工作台等辅助功能部件等。
对于旧数控机床的升级改造，如果机械部件性能良好，液压系统、冷却系统、润滑系统等辅助部件性能也都正常，除对机械部件做除锈和清洁保养外，无需做大的更换和修复。
(3) 数控系统的选型和设计
无论普通机床的数控化改造，或是旧数控机床的升级改造，数控系统的选型、设计和安装都是至关重要的核心步骤。
旧数控机床系统较多采用: SINUM ERIK7，3，8，850 /880，810; FANUC 7，6，3。
目前，多数早期型号的数控系统的电气备件已经停止供货，改造时，基本不考虑保留老系统，而是根据机床的现状、产品生产要求、企业资金状况，选择相应的低、中、高档数控系统。
如图3 所示，如果追求品质优越、稳定的数控系统，可选择国外知名品牌的数控系统;国内数控系统也具有性价比高、维修使用成本低的优势，在选用时，建议根据企业所在地区选用。
旧数控系统大部分带有老型号的PLC 逻辑控制系统，在数控系统改造过程中，要考虑新老系统替换时的差别，对PLC 部分输入输出点的数量和性质作出比较精确的估算。
对于外围电路的改造，可采取的方案有两种: ①“接口型改造”，即保留外围继电器电路，只对NC、PLC 进行改造，新PLC 不参与外围电路控制，只处理NC 所需的指令信号。
此方案改造设计、调试工作量较小;② “彻底改造”，在继电器逻辑较复杂、故障率较高、用户又能提供清楚逻辑图的情况下，可用新NC 所带的PLC 将外围电路全部改造，简化了外围电路，又合理利用了PLC 的控制能力。
此方案可大大简化硬件电路，提高可靠性，但改造设计、调试工作量较大。
对于数控系统的改造，还应注意:①要尽量向一个著名厂家的型号系列靠拢，这样既有利于维修和管理，又利于备件的购买，千万不要把企业的数控系统搞成“万国牌”。
②要清楚所选厂家在国内的维修服务状况，以免将来后患无穷。
(4) 伺服驱动系统的选型和设计
如图4 所示，伺服驱动系统的选型和设计主要包括: 主轴伺服系统和进给伺服系统电动机的选择以及配套电机驱动器和主轴变频器的选择。
对于电机驱动器，可选择与数控系统配套的驱动器，如FANUC 本身开发了集成程度很高的多轴驱动器，也可选择市面上的其他品牌驱动器。
在改造过程中，对于状态良好、价值很高的老伺服系统，可采取保留驱动装置和电机的方案，也可采取只保留功率大、价格贵、安装麻烦、状况良好的电机，而更换为新型驱动装置，若保留，还要考虑老伺服系统是否与新数控系统匹配的问题。
(5) 机床测量系统的选型和设计
对于机床测量系统，目前数控系统的要求是增量式脉冲编码输入，所以旧机床所配的感应同步尺或旋转变压器等测量元件均需用增量式脉冲编码器、光栅尺代替。
具体方案是: 旋转变压器基本不能保留，可以采用新型旋转编码器替代; 感应同步器/尺的情况略微复杂，能改掉尽量改掉，用新型HEIDENHAIN光栅尺和圆光栅替代，但在某些场合，如精密转台，会遇到新的圆光栅不能安装的问题，西门子为此提供了感应同步器/尺信号到新系统的转换装置，但该装置价格昂贵，尽量不要选用。
(6) 电柜设计
电柜设计包括的内容如图5 所示。
此外，在旧数控机床的升级改造中，还应遵循以下原则：一是进口数控机床电气柜以及柜内的元器件即使使用了若干年，状态仍会优于国内甚至合资品牌的元器件，所以，改造高档进口数控机床，不建议做大拆大改; 如果电气柜状态比较差，全套更换，在资金允许的情况下，要尽量选择知名品牌。
在改造方案确定初期，就要根据电气改造方案测定所需的电缆长度，凡与数控驱动测量系统直接相关的电缆，只选择原装电缆;但大型主轴电机的电力电缆价格过于昂贵，改造时不考虑原装电缆。
(7) 参数设计及设置
根据改造方案，查阅数控系统、变频器、伺服驱动器说明书，依据机床设计性能，设计、设置、匹配参数。
如图6 示。
(8) 机电联调和精度控制
这是改造能否成功的关键环节。
工程人员在这一阶段完成机电联调、数控系统的最终调试、驱动系统的参数最佳化调节等工作，并为验收做准备。
验收主要包括两项内容：①按照国际标准，不同类型的机床相应的标准试切削程序，进行标准样件试切削; ②对机床精度进行检验，可采用激光干涉仪进行测量，机床位置测量系统的补偿可采用得到的数据，从而提高机床精度。
3 总结
现代制造技术快速发展，高速电主轴、直线滚动导轨、直线电动机、大容量刀库、虚拟技术等广泛应用在数控机床上，机床功能越来越复杂，5 轴加工中心、复合加工设备( 如车、铣、磨集成) 、特种加工设备( 激光、真空电子束、喷涂) 等越来越多。
研究、探索这些数控设备性能特点，在其正常工作阶段充分利用，通过合理的数控改造进一步挖掘其价值，提高设备可靠性，减少维护费用，是随着国内制造业的升级而不断深入的研究课题。
参考文献:
[1]李猛.机床数控技术[M].北京: 北京航空航天大学出版社,.
[2]李猛.数控机床与编程[M].北京: 北京大学出版社,2009.
[3]陈吉红.数控机床电气控制[M].武汉:华中科技出版社,.
机床数控化改造可行性研究 篇6
数控化改造是发展我国数控设备的一个重要方面。
数控机床与传统机床相比有以下突出的优越性,而且这些优越性均来自数控系统计算机:
一是可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
二是可以实现加工的自动化,而且是柔性自动化,从而效率可比传统机床提高3～7倍。
三是加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要“修配”。
四是可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运。
五是拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工。
二、机床数控化改造的工作内容
机床与生产线数控化改造的主要内容有以下几点:
一是恢复原功能,对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复。
二是NC化。在普通机床上加数显装置,或加数控系统,改造成NC机床、CNC机床。
三是翻新。为提高精度、效率和自动化程度,对机械、电气部分进行翻新,对机械部分重新装配加工,恢复原精度;对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新。
四是技术更新或技术创新。为提高性能或档次,或为了使用新工艺、新技术,在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。
三、数控化改造的优缺点
1.减少投资额,交货期短
同购置新机床相比,一般可以节省60%～80%的费用,改造费用低,大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造,只花新机床购置费用的l/3,交货期短。但有些特殊情况,如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱,往往使改造成本提高2～3倍,与购置新机床相比,只能节省投资的50%左右。
2.力学性能稳定可靠,但结构受限
旧机床所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件,而不是焊接构件,改造后的机床性能高、质量好,可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制,不宜做突破性的改造。
3.熟悉设备,便于操作维修
另外,由于多年使用,操作者对机床的特性早已了解,在操作使用和维修方面培训时间短,见效快,改造的机床一安装好,就可以实现全负荷运转。
4.可充分利用现有的条件
例如可以充分利用现有地基,不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。
另外,还可根据技术革新的发展速度,及时提高生产设备的自动化水平和效率,提高设备质量和档次,将旧机床改成当今水平的机床。
四、机床数控化改造中常见的问题
1.数控系统的选择不合理
在改造过程中,有些企业为了节约成本,选择简易数控系统。这种数控系统价格低廉、功能简单、寿命不高,最后影响改造后机床的使用。或者有些设备在购买时的价格较高,改造时为了和当时的层次一致选择了高档数控系统,改造后会出现系统的功能过高,造成不必要的浪费。
2.伺服系统的选择不匹配
在数控化改造中,会有多轴的伺服系统的改造,此时会出现为了设计方便,使不同轴的伺服系统使用同样的伺服系统。这样会造成伺服参数的不匹配。不同的轴尤其是X/Y轴和Z轴,在机械结构上不同,产生的伺服参数、机械参数和刚度都不同,选择相同的伺服系统会因此而产生系统不稳定的问题。
3.机械结构的调整过大
在改造中切忌贪大求新的心理。因为改造的机床都是旧机床,本身的刚度和精度都比同类型的新机床差。改造的目的是在保证原来精度的基础上提高其性能水平,但是改造后的机床是不能和新数控机床相比的。因此,在机械结构的改造中,要尽量保持原有的形式和部件,除非必要,一般不建议修改原有的机械结构。
4.电气系统的更新
机床经过长时间的使用,其电气系统已经老化,最好通过改造的机会将其旧有的电气系统更新。更换电气元件,可以用PLC实现功能的,最好用PLC控制。电气系统更新后要详细画好电气控制图,以便将来的修理。
5.液压系统最好只做清洗工作
液压系统一般藏在机床的结构中,不便于拆卸。因此在数控化改造时,建议只对液压系统进行清洗,更换液压介质,不更新其液压系统。
6.机床附件的选择
随着数控机床的深度发展,出现了许多机床附件,如空气过滤器、切屑排出装置等。一般在经济许可的条件下,若生产确实需要且不改变原有机床结构,可以加配1～2个附件。附件的增加会使电气控制变得更为复杂,因此在添加附件之前,要修改电气控制方式。
低成本改造普通机床方法初探 篇7
机床数控化改造的目的
一般说来, 数控机床比传统机床有以下突出的优越性。
(1) 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。特别是过去需要几个零件或几道工序组合成的构件, 现在有可能一次加工出来, 大大提高了工效, 降低了成本。
(2) 可以实现加工的自动化, 而且是柔性自动化, 从而效率可比传统机床提高3～7倍。由于客户对于电机产品的特殊性能要求越来越多, 企业为适应市场需要, 往往要在标准型号之外再开发一系列派生型号, 以适应客户特殊需求, 这就要求车间能适应小批量多品种加工任务。要实现这个目的, 数控化改造是必由之路。
(3) 加工零件的精度高, 尺寸分散度小, 使零部件之间的互换性提高, 减少了装配难度。
(4) 可实现多工序的集中, 减少零件在机床间的频繁搬运。
(5) 拥有自动报警、自动监控等多种自律功能, 因而可实现长时间无人看管加工。
(6) 降低了工人的劳动强度, 节省了劳动力 (一个人可以看管多台机床) , 减少了工装, 缩短了新产品试制周期和生产周期, 可对市场需求作出快速反应。
机床数控化改造的主要形式有以下几点:
其一是恢复原功能, 对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复;其二是NC化, 在普通机床上加数控系统, 改造成NC机床、CNC机床;其三是翻新, 为提高精度、效率和自动化程度, 对机械、电气部分进行翻新, 对机械部分重新装配加工, 恢复原精度;对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新;其四是技术更新或技术创新, 为提高性能或档次, 或为了使用新工艺、新技术, 在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新, 较大幅度地提高水平和档次的更新改造。这次改造的对象属于第二种情况。
机床改造的优点
(1) 减少投资额、交货期短, 同购置新机床相比, 改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。
(2) 机械性能稳定可靠, 所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件, 而不是那种焊接构件, 改造后的机床性能高、质量好, 可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制, 不宜做突破性的改造。
(3) 用户熟悉了解设备、便于操作维修。购买新设备时, 不了解新设备是否能满足其工艺要求。改造则不然, 可以精确地计算出机床的加工能力;另外, 由于多年使用, 操作者对机床的特性早已了解, 在操作使用和维修方面培训时间短, 见效快。改造的机床一安装好, 就可以实现全负荷运转。
(4) 可充分利用现有地基, 不像购入新设备时那样需重新构筑地基。像2500普通立车, 地基安装的经费相当于这次改造成本的1/3, 改造原有车床省了这笔经费, 为企业最大限度创造效益。
(5) 可以采用最新的控制技术, 可根据技术革新的发展速度, 及时地提高生产设备的自动化水平和效率, 提高设备质量和档次, 将旧机床改成当今水平的机床。
改造方案的确定
这次改造的可行性分析通过总工程师审核以后, 就开始对中型立式双柱车床2500的现况进行详细调查并确定改造方案, 过程包括:
1.机械修理与电气改造相结合。一般来说, 需进行数控改造的机床, 都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容;也要确定因数控改造而需进行机械结构改造的要求、内容。机械性能的完好是数控改造成功的基础。为配合数控改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。同时对停机后需拆、改、加工的部分等应事先规划完毕, 提出明确要求, 与整个改造工作衔接得当。
2.新旧系统接口的转换设计。根据每台设备改造范围不同, 需事先设计接口部分转换, 若全部改造的, 应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点、参数测量点、维修位置等, 局部改造的, 还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等, 必要时需自行制作转换接口。
3.合理的验收标准, 也是技术准备工作的重要一环。改造工作涉及机械、液压、电气、控制、传感等, 标准一旦确定下来, 不能轻易修改, 因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。
改造方案的实施
准备工作就绪后, 即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为:
1.原机床的全面保养。机床经长期使用后, 会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在缺陷, 所以首先要进行全面保养。其次, 应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量, 记录在案, 以便在程序中加入间隙补偿参数。
2.原系统拆除。原系统的拆除必须对照原图纸, 仔细进行, 及时在图纸上作出标记, 防止遗漏或过拆 (局部改造情况下) 。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处, 应及时补充与修正, 拆下的系统及零件应分门别类, 妥善保管。
3.改造的实施与调试。调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员应头脑冷静, 随时记录, 以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度, 防止人身、设备事故发生。调试现场必须清理干净, 无多余物品;各运动坐标拖板处于全行程中心位置;能空载试验的, 先空载后加载;能模拟试验的, 先模拟后实动;能手动的, 先手动后自动。我们保留原有的主轴系统和冷却系统, 改造的两轴在机械上采用了滚珠丝杠直联传动机构;保留原刀架结构不变, 润滑采用手动泵注入。
改造成果验收
验收工作由企业工艺部门负责人和相关科室、车间共同参与, 验收项目主要包括:
1.机床机械性能验收。经过机械修理和改造以及全面保养, 机床的各项机械性能应达到要求, 几何精度应在规定的范围内。
2.电气控制功能和控制精度验收。电气控制的各项功能必须达到动作正常, 灵敏可靠。控制精度应用系统本身的功能 (如步进尺寸等) 与标准计量器具 (如激光干涉仪、坐标测量仪等) 对照检查, 达到精度范围之内。
3.试件切削验收。可以参照国内外有关数控机床切削试件标准, 在有资格的操作工、编程人员配合下进行试切削。改造后的机床性能:X和Z轴进给轴的重复定位精度<0.040mm/300mm。切削速度为5～600mm/min, 手动进给速度为最大移动速度的10%～150%, 最大移动速度12000mm/min。
车铣复合机床改造的探索 篇8
1.1 复合加工机床的发展趋势
在我国复合加工机床刚刚起步, 主要是车铣复合加工机床。首台复合加工机出现在2001年中国国际机床展上, 是由沈阳机床股份有限公司与德国MAXMULLER公司合作生产的车铣复合中心[2]。今后, 复合加工机床不会仅停留在车削和铣削上, 从淬火, 磨削, 压入到冷压成形, 超声波加工, 激光加工等不同工种将都可能组合到一台机床上, 朝一台复合型加工机床的方向发展。
1.2 车铣复合加工的含义
车铣是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工, 使工件在形状精度、位置精度、已加工表面完整性等多方面达到使用要求的一种先进切削加工方法。车铣复合加工不是单纯的将车削和铣削两种加工手段合并到一台机床上, 而是利用车铣合成运动来完成各类表面的加工, 是在当今数控技术得到较大发展的条件下产生的一种新的切削理论和切削技术。
车铣复合加工机床的运动包括铣刀旋转、工件旋转、铣刀轴向进给和径向进给四个基本运动。
依据工件旋转轴线与刀具旋转轴线相对位置的不同, 车铣复合加工主要可分为轴向车铣加工、正交车铣加工以及一般车铣加工。其中轴向车铣和正交车铣是应用范围最广泛的两类车铣加工方法。轴向车铣加工由于铣刀与工件的旋转轴线相互平行, 因此它不但可以加工外圆柱表面, 也可加工内孔表面。正交车铣加工由于铣刀与工件的旋转轴线相互垂直, 在内孔直径较小时它不能对内孔进行加工, 但在加工外圆柱表面时由于铣刀的纵向行程不受限制, 且可以采用较大的纵向进给, 因此, 在加工外圆柱表面时效率较高[2]。
1.3 车铣复合加工主要优点
(1) 车铣加工时刀具是间断切削, 因此, 无论加工何种材料的工件都能得到较短的切屑, 易于自动除屑。间断切削使刀具有充分的冷却时间, 切削温度相对较低, 有利于减少工件的热变形和提高刀具寿命。
(2) 车铣加工与传统车削加工相比, 车铣加工极易实现高速切削, 而高速切削的一切优点可在车铣中得以体现。如, 切削力比传统切削可下降30%, 有利于提高薄壁件和细长件加工的形状精度, 有利于机床精度的保持。
(3) 由于切削速度是工件和刀具的回转速度的合成, 因此, 不需使工件高速旋转也能实现高速切削, 有利于对大型工件进行高速切削。尤其重要的是对于大型锻件毛坯, 工件的低转速将消除因工件偏心而引起的振动或径向切削力的周期变化, 这些特点使得此类工件的切削过程十分平稳, 有利于减少加工工件的形状误差。
(4) 车铣加工时工件转速相对较低, 加工薄壁件时几乎没有因为离心力而产生的变形, 有利于提高零件的加工精度。
(5) 车铣加工中使用较大的纵向进给也能得到较小的表面粗糙度。
(6) 车铣复合加工机床可以用车、铣、钻、镗等不同方法对工件进行加工, 工件能在一次装夹中完成多面多工序的加工任务, 使加工工序集中。
2 车铣复合加工机床C轴功能改造
2.1 车削主轴C轴功能改造方案的拟定
车削主轴的改造要求是机床主轴具有定位和连续分度功能即C轴功能。改造需在原CK0630数控车床上设计增加控制主轴回转角度的C轴坐标功能以实现主轴的定向停车和圆周进给, 并在数控装置的控制下实现C轴Z轴插补或C轴X轴插补, 实现圆柱面上或端面上任意部位的钻削、铣削、攻丝及曲面加工。
如采用电主轴方案则要改变整个原有主轴传动系统且电主轴寿命短, 价格高, 改造成本也高。所以, 最佳方案是通过机械传动形式实现车削主轴改造。主轴控制传动系统部件由主轴箱和C轴控制箱两部分组成。在不需要较大改变原有主轴箱的基础上只需增加C轴控制箱就能达到改造的要求。
C轴控制箱用螺栓固定在主轴箱左端面上, 由于主轴后端长度的限制, C轴控制箱传动轴只能通过锥形环联轴套与主轴后端相连。C轴分度控制主要是通过电磁离合器控制齿轮副的啮合和脱开来实现。电磁离合器工作原理是分度用齿轮空套在C轴控制箱传动轴上并与电磁离合器的联接件联接, 空套齿轮只有在电磁离合器吸合时才能参与传动。当需要进行分度时, 电磁离合器控制齿轮副啮合, 伺服电机通过传动齿轮驱动主轴旋转, 速度由伺服电机进行调速。当不需分度时, 电磁离合器控制齿轮副脱开, 原数控车床主轴电机通过同步齿形带驱动主轴旋转。
主轴的定位由摩擦型电磁离合器控制, 通过压紧主轴制动盘片来实现。由于主轴后端长度的限制, 不宜将主轴制动盘直接布置在车削主轴后端, 主轴制动盘布置在C轴控制箱一级传动轴的端部。主轴的制动经过一对减速齿轮与主轴相联, 因此, 能获得较大的制动转矩来抵抗铣削加工过程中出现的主轴转动和振动, 避免影响加工精度。同时只通过一对齿轮与主轴联接, 也减少制动定位时由于齿侧间隙引起的定位误差, 保证了C轴精度。
2.2 C轴传动系统工作原理
当主轴在一般工作状态时, 新改造的电磁离合器和齿轮不参与传动。主轴电机通过同步齿形带驱动主轴旋转。
当主轴需要作连续分度时, 主轴电机处于停止状态, 新改造的电磁离合器和齿轮参与传动, C轴伺服电机根据指令脉冲旋转, 通过C轴变速齿轮箱齿轮变速, 经过下一级齿轮使主轴分度作缓慢地连续旋转进给运动。C轴的分度精度由一个通过同步齿形带连在主轴上的脉冲编码器来保证。
当主轴需要定位时, 新改造的两个电磁离合器同时工作, 摩擦盘片和主轴制动盘片被压紧, 定位转矩通过一级减速齿轮传到主轴, 定位可靠。
3 改造后数控车床适合加工的零件
CK0630车床实现数控车铣功能改造后, 除具有原数控车床的功能外还能实现复合加工功能。复合加工使工序集中, 可以提高工件的加工精度, 缩短了生产周期, 简化生产管理和计划调度。
3.1 轴类零件上的等分或不等分平面
机床主轴不运行, 动力铣头夹持圆柱铣刀且使用铣刀端面进行铣削。控制数控车床横向 (X向) 运动和纵向 (Z向) 运动作单动运行, 可以进行不同深度尺寸的平面铣削加工。利用改造后数控车床C轴定位和分度功能, 可以对轴类零件上等分或不等分的平面进行铣削加工。
3.2 轴类零件上的各类键槽
机床主轴定位后, 可以进行轴类零件键槽的铣削加工。当控制机床主轴 (C轴) 和纵向 (Z向) 的单动或联动运行时, 可以进行轴类零件圆周表面上沟槽、斜槽、螺旋槽和圆弧槽以及其他曲线型槽、凸轮槽的铣削加工。
3.3 铣削加工丝杠
当数控系统同时控制Z向和C轴功能的联动运行, 可以完成工件1个螺距值和工件转动1转的联动位移运动, 可以插补铣削加工单条 (等螺距或不等螺距的) 螺旋线。当数控系统控制Z向、X向和Y向运动单动或联动运动时, 可以加工单头 (或多头) 螺纹。
3.4 车铣加工轴类零件
通过车削主轴C轴连续回转和铣削主轴的高速旋转的合成运动能形成正交车铣运动, 特别适用于加工轴类零件。
3.5 抛光加工轴类零件
当机床更换各类成型砂轮或抛光轮后, 就可以进行轴类零件表面的磨削或抛光加工。
参考文献
[1]王礼健.车铣复合技术带来的高效[J].现代制造, 2004 (8) :48-49.
BERARDI数控机床电气改造 篇9
K826机床1993年从意大利BREARDI公司进口, 用于加工发动机缸盖20工序 (粗铣下平面及钻、扩、铰工艺孔, 销孔, 钻螺栓孔) , 电气系统配置主要有PLC输入点190个、输出点150个, 1个110A主轴, 直线轴和旋转轴均为70A, 均配置第二编码器, 显示屏 (查看报警, 修改加工尺寸) 。机床使用西门子S5+W723三轴定位模块+驱动器电机, 使用近20年, 备件价格昂贵且不易采买, 一旦其中某个环节硬件出现故障将影响生产, 为此对电气系统进行改造。
2. 改造措施
改造采用力士乐L20PLC+驱动器电机方式, 为确保机床动作准确, 节约调试时间, 沿用原PLC程序, 为此需要分析出原PLC与WF723之间的接口信号, 然后对应找出力士乐系统的接口信号。
硬件安装完毕通电后, 需要在L20CPU中设置IP通信地址, 笔记本电脑与L20采用以太网通信。L20与输入输出分站、驱动器、VCP显示屏幕采用PROFIBUS通信, 需要在分站、驱动器中手动设定通信地址。在笔记本电脑安装集成PLC和驱动器于一体的IndraWorks Engineering软件, 用于硬件配置。做好硬件配置和控制程序后, 将笔记本电脑通过网线连接L20控制器, 使用LOGIN控键将PLC程序下载到L20。驱动器与笔记本电脑之间通过力士乐专用电缆连接通信后可在线配置和修改驱动参数。在电脑上配置系统硬件和编写PLC程序的步骤如下。
(1) 打开IndraWorks Engineering软件, 在File中新建一个工程, 在工程右边Library中, 将选用的IndraLogic L20 DP (PLC控制器) 拖进工程。
(2) 输入输出点配置。展开Indralogic_L20_DP目录, 右击Inline I/O, 查找所选的输入模块型号R-IB IL 24DI32/HD, 配置6 个32点输入模块。I/O地址可以双击所选模块自行设定, 地址将与Logic (PLC) 里定义的输入输出地址相同。
(3) 分站配置。展开Indralogic_L20_DP目录, 右击Profibus/M查找所选的分站模块型号R-IL PB BK DP/V1, 建立分站后右击R-IL PB BK DP/V1, 在里面配置2个输入模块R-IB IL24 DI32和5个输出模块R-IB IL 24 DO32。
(4) 驱动器配置。展开Indralogic_L20_DP目录, 右击Profibus/M查找所选的驱动器IndraDrive, 配置3个IndraDrive。驱动器需要与PLC通信, 因此要在驱动器IndraDrive中建立通信字和地址, 方法:右击IndraDrive查找并添加ParamCh 5 Word (通道字) 、F-Model not used (待使用字) 、Iput 8 Word (驱动器给PLC数据字) 、Output 10 Word (PLC给驱动数据字) 等4个字。每个字里有2BYTE通信地址, 通信地址可自行定义, 但不能重复, 驱动器传给PLC的数据通过Output 10 Word传输, 字的内容在驱动器中设置, 一般均为驱动器的参数, 如反馈位置、速度、报警等, PLC传给驱动器的数据通过Iput 8 Word传输, 也是在驱动器界面定义, 一般是给定位置、速度、使能等。
(5) 通信地址设置。L20是主控制器, 它需要通过Profibus电缆将输入输出扩展单元、主轴驱动器、直线轴驱动器、旋转轴驱动器、VCP显示屏连接通信。上述硬件可手动设置通信地址, 一般分站地址为2, 主轴驱动器地址为3, 旋转轴地址为4, 直线轴地址为5, VCP屏幕地址为6。要确保通信正常, 需在笔记本上将工程中对应硬件的软件地址设为相同。
(6) PLC程序编写在目录Logic下, 双击进入Logic, 输入输出等地址定义在Logic/Resources/Global Variables中, 其中全局变量定义格式如下。
PLC程序在Logic/Pou中, 右击建立程序名, 在其中编写程序, 设备改造时建议一般不改动原程序, 处理原程序控制器与PLC的接口信号。
(7) 驱动器参数设置。使用力士乐电缆连接电脑和驱动器后, 在IndraWorks Engineering工程中点击Switch one or several device on line图标, 扫描到驱动器后颜色会有变化, 然后下载驱动器参数。如打开驱动器IndraDrive Z-AXIS, 即可在里面配置第二编码器、参考点速度偏移量、通信参数等所需参数。
机床改造 篇10
1 改造数控机床的必要性
1.1 可有效提升加工效率
对数控机床进行改造主要是通过技术创新与技术改造的方法, 在传统数控机床的基础上对其进行优化, 突出其使用性能。改造数控机床后, 由之前的工人一人控制1 台变为一人控制2台。这有利于提高加工效率, 节省人力资源。除此之外, 还可以提升加工精度, 降低废品率, 对于缩短生产周期、提升企业经济效益具有重要的促进意义。
1.2 可有效提高安全水平
基于当前我国机床数控化程度普遍不高, 在安全水平方面也处于相对落后的状态, 机床在未得到及时改造的情况下, 极易在使用过程中发生安全事故。而对数控机床进行合理改造后, 工作人员可充分遵循人机工程的相关要求, 提升机床的自动化、智能化水平, 由此提升数控机床的安全水平, 大幅降低工作人员在操作时与危险部位接触的概率, 进而降低事故发生率。
1.3 可有效提高维修便捷性
如果工作人员对数控机床设备缺乏相应的了解, 便难以判断其实际性能是否符合实际加工要求, 维修的工序也因此变得较复杂。通过改造数控机床, 工作人员可精确计算机床的实际加工能力, 同时, 在熟知机床特性的情况下, 维修难度也随之明显降低, 这有助于提升机床的加工效率。通常情况下, 对经改造后的机床进行适当调试后, 便可实现机床的全负荷运转。
1.4 可有效降低机床成本
部分大型机床的价格相对较高, 导致机床的购置成本难以得到有效降低。这一问题可通过对机床进行数控改造进行解决。研究表明, 对机床进行数控改造后, 所花的费用仅为原机床购置费用的1/3, 且可在一定程度上缩短购置时间。除此之外, 还可以有效降低机房更新过程中造成的污染排放量和能源消耗量。
2 改造数控机床的相关技术要求
对机床进行数控改造的实质就是将普通机床与数控装置进行连接, 使其充分满足现代化生产需求, 从而实现生产效益的最大化。在数控机床改造过程中, 除了要确保机床能达到标准的设计要求外, 还要尽可能地发挥机床的使用性能。为从根本上提高数控机床的应用效能, 笔者特对其改造技术要求作了如下总结。
2.1 滑动导轨副
导轨是数控机床的重要组成部分, 对机床的整体性能具有重要影响。通常情况下, 工作人员在改造数控机床时, 要确保其导轨性能与实际改造需求相符, 具体要注意以下几点: (1) 在导向精度与工艺性方面, 应与普通车床的基本要求相符; (2) 应具备一定的耐摩擦和耐磨损能力, 由此尽可能地减少摩擦阻力, 减少致死区; (3) 应具有一定的刚度, 以保障导轨的防护性和润滑度以及产品的加工精度。
2.2 滑动丝杠与滚珠丝杠
丝杠会对传动链精度产生直接影响, 加工件的精度要求与拖动扭矩要求可对其主要指标产生决定性的影响。在加工件要求较低且原丝杠基本未受磨损的情况下, 可将滑动丝杠作为首选。通常情况下, 滑动丝杠的等级应不小于6 级。如果螺母存在间隙过大的现象, 就应及时更换。滚珠钢丝具有传动效率较高、摩擦损失较小、使用寿命相对较长、传送精度相对较高的特点, 可有效降低电机的启动力矩, 满足对精度要求较高的零件加工需求。与滚珠丝杠相比, 滑动丝杠的价格相对较低, 但由于其精度也相对较低, 因此, 对于具有较高精度要求的零件加工, 应将滚珠丝杠作为首选。
2.3 齿轮副
机床的变速箱和主轴箱是齿轮的主要集中点, 对传动精度有着至关重要的影响。在改造机床的过程中, 为进一步提高传动精度, 工作人员应在普通机床的基础上进一步提升齿轮精度, 由此实现传动精度的提升。要保障机床的加工精度, 就要确保传动结构无间隙, 同时还要根据数控机床的实际要求, 对机床的齿轮作出相应改造。
2.4 安全防护
要从根本上提升数控机床的改造效果, 就要对其安全防护性能进行有效改造。首先, 应重视滚珠丝杠副的安全防护工作, 采取相应的措施防止硬砂砾、切屑等尘粒进入滚道当中, 对元件的精密度产生不良影响;其次, 应将整体铁板防护罩加在纵向丝杠上, 由此对其形成防护;最后, 应确保大拖板与滑动导轨接触两端面的密封性, 防止硬质异物进入, 对导轨造成损伤。
3 结束语
综上所述, 对机床进行数控改造是实现机械机械自动化的必经环节, 同时也是实现机床自动化、智能化的有效途径。在改造数控机床的过程中, 工作人员需充分遵循机床运作的客观规律, 并在此基础上通过创新技术不断革新、改造机床, 由此实现机床应用效率的大幅提升。
参考文献
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