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基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改造
基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改造
普通機(jī)床數(shù)控化改造關(guān)鍵是數(shù)控系統(tǒng)選型,但是為了使數(shù)控化改造機(jī)床達(dá)到加工精度、功能參數(shù)、電氣供給系統(tǒng)以及機(jī)床安全操作規(guī)程等要求,在改造過程中對(duì)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)部分不得不重新設(shè)計(jì)、改造。首先,基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。市場(chǎng)上功能不一、類型不同的數(shù)控系統(tǒng)紛繁眾多,因而在基于數(shù)字環(huán)境下選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí),應(yīng)充分考慮改造前普通機(jī)床的功能及特性、數(shù)控化改造后所要達(dá)到的精度要求、功能預(yù)期以及預(yù)期改造費(fèi)用。必須要對(duì)機(jī)床傳動(dòng)軸等機(jī)械部件進(jìn)行受力分析,以確保數(shù)控機(jī)床能進(jìn)行較大切削量的強(qiáng)力切削,進(jìn)行受力分析時(shí)依據(jù)機(jī)床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
根據(jù)受力分析、計(jì)算結(jié)果,確定為了保證數(shù)控化改造機(jī)床達(dá)到加工精度、功能參數(shù)、電氣供給系統(tǒng)以及機(jī)床安全操作等要求所需要的主要受力機(jī)械零件的大小尺寸以及供給動(dòng)力裝置,數(shù)控化改造機(jī)床在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造時(shí),可參照改造成功案例,查閱相關(guān)技術(shù)文件資料,到改造成功企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研。關(guān)于龍門移動(dòng)式鏜銑床和落地鏜銑床這兩類機(jī)床要丈量立柱與滑座外沿的方位尺度,做好記載,以便重新安裝時(shí)調(diào)整方位。
將 CA6140 型普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中必須實(shí)現(xiàn)如下要求:原車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)予以保留,橫向進(jìn)給系統(tǒng)由微機(jī)實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制,兩軸聯(lián)動(dòng);刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架,具有切削螺紋的功能;在3——1000mm/min進(jìn)給速度范圍進(jìn)行無級(jí)調(diào)速,在X向、1000——3000mm/min內(nèi)任意設(shè)定快進(jìn)速度。在 X 向上,進(jìn)給脈沖當(dāng)量為 0.005mm / 脈沖;在 3——1000mm/min 進(jìn)給速度范圍進(jìn)行無級(jí)調(diào)速,在X 向、1000——3000mm/min 內(nèi)任意設(shè)定快進(jìn)速度。
其次,基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)改造要求。盡可能在機(jī)械構(gòu)件改造時(shí)尺寸不變或者變化不大,并采用理想的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)裝置滿足傳動(dòng)比,以提高生產(chǎn)加工效率;7、注意檢查機(jī)床液壓系統(tǒng)油箱油泵有無異常噪聲,工作油面高度是否合適,壓力表指示是否正常,管路及各接頭有無泄露。所需改造的機(jī)械零部件必須達(dá)到一定的精度要求,如表面粗糙度、形位公差、硬度、強(qiáng)度等以確保運(yùn)動(dòng)部件之間光滑,減少摩擦阻力;在不需增加動(dòng)力的情況下,可保證數(shù)控化改造后
的機(jī)床能夠生產(chǎn)加工更多復(fù)雜的零件。
將 CA6140 型普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造:將小拖板和手動(dòng)刀架改造成數(shù)控刀架;“復(fù)雜鑄件無模復(fù)合成形制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備”是一種復(fù)雜鑄件無模復(fù)合成形制造方法,改變傳統(tǒng)模具翻砂造型,大幅度縮短流程,高效制造出高品質(zhì)鑄件,提高復(fù)雜鑄件制造精度,推動(dòng)鑄造技術(shù)發(fā)展。滾珠絲杠螺母副取代溜板箱、光桿進(jìn)給箱和普通絲桿;調(diào)整操作的手動(dòng)機(jī)構(gòu)保留不變,同時(shí)保留支撐結(jié)構(gòu),齒輪箱體、步進(jìn)電機(jī)安裝在中拖板的后側(cè),齒輪箱采用一級(jí)齒輪減速。
1、工作部分
1)切削部分:切削部分有很多刀齒,起切削作用。刀齒直徑逐齒增大,用它切除全部加工余量。
2)校準(zhǔn)部分:校準(zhǔn)部分上的刀齒起修正作用。其齒數(shù)較少,各齒直徑相同。
2、非工作部分
1)柄部:夾持拉刀,傳遞動(dòng)力。
2)頸部:頸部與其后各部分的連接部分,其直徑與柄部直徑相同或略小。拉刀材料、尺寸規(guī)格等標(biāo)記一般都打在頸部。
3)過渡錐:頸部麥?zhǔn)涨皩?dǎo)部之間的過渡部分,起對(duì)準(zhǔn)中心用。
4)前導(dǎo)部:切削部進(jìn)入工件前,起引導(dǎo)作用,防止拉刀歪斜,并可檢查拉前工件孔徑是否太小,以免刀齒負(fù)擔(dān)太重而損壞。
5)后導(dǎo)部:保持拉刀后的正確位置,防止拉刀即將離開工件時(shí),工件下垂而損壞已加工表面及刀齒。
6)后托部:對(duì)于長(zhǎng)而重的拉刀,在后導(dǎo)部后面還需做一尾部(后托部),其直徑D尾視拉床托架尺寸而定,長(zhǎng)度l尾=(0.5-0.7)D尾。但一般要求不小于20毫米。
目前,國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床及日本、美國(guó)、歐洲進(jìn)口機(jī)床較多采用發(fā)那科(FANUC)和西門子(SIEMENS)兩種數(shù)控系統(tǒng),均可使用G代碼實(shí)現(xiàn)程序編制。其中,大部分車削、多軸銑削數(shù)控機(jī)床均采用上述兩種數(shù)控系統(tǒng),并方便與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)集成。上述兩款數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)當(dāng)今機(jī)床數(shù)控行業(yè)絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。引起液壓體系匍匐的首要原因有以下幾個(gè)方面:一是低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖突力變化,數(shù)控機(jī)床的匍匐現(xiàn)象首要呈現(xiàn)在體系低速運(yùn)動(dòng)時(shí),這首要是因?yàn)檫@時(shí)因?yàn)榻佑|面過多導(dǎo)致沖突添加,發(fā)生匍匐現(xiàn)象。現(xiàn)今,引進(jìn)的一些用于復(fù)雜曲面加工的德國(guó)多軸加工中心裝備有海德漢(HEIDENHAIN)數(shù)控系統(tǒng),該系統(tǒng)具有可視化和模塊化大型程序編輯能力,可以快速插入和編輯信息并可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面及多孔結(jié)構(gòu)的快速成型加工。隨著智能制造和智能工廠的不斷發(fā)展和建立,一些機(jī)床公司開始按照客戶要求開發(fā)專用數(shù)控系統(tǒng),例如日本大隈(OKUMA)公司、日本山崎馬扎克(YAMAZAKI MAZAK)公司、德國(guó)德馬吉森精機(jī)(DMG MORI)公司、中國(guó)沈陽(yáng)機(jī)床(SMTCL)公司等。
參數(shù)設(shè)置
常用變頻器,一般出廠時(shí),廠家對(duì)每一個(gè)參數(shù)都有一個(gè)默認(rèn)值,這些參數(shù)叫工廠值。在這些參數(shù)值的情況下,用戶能以面板操作方式正常運(yùn)行的,但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。盡可能在機(jī)械構(gòu)件改造時(shí)尺寸不變或者變化不大,并采用理想的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)裝置滿足傳動(dòng)比,以提高生產(chǎn)加工效率。所以,用戶在正確使用變頻器之前,要對(duì)變頻器參數(shù)時(shí)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行:
(1)確認(rèn)電機(jī)參數(shù),變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速,這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。
(2)變頻器采取的控制方式,即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根據(jù)控制精度,需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。
(3)設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式,一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從面板啟動(dòng),用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動(dòng)方式,可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。
(4)給定信號(hào)的選擇,一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式,面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定,當(dāng)然對(duì)于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后,變頻器基本上能正常工作,如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)。機(jī)械人員擔(dān)任油路、水路和氣路的分化作業(yè),電氣人員擔(dān)任電纜的分化作業(yè),如圖2所示。