fccjxxw.com
非常超级学习网 学习超级帮手
当前位置:首页 >> >>

普通机床数控化改造研究_图文

第29卷第2期 2008年2月

煤矿机械
Coal Mine Machinery

V01.29No.2
Feb.2008

普通机床数控化改造研究
唐锐 (攀枝花学院机电工程学院,四川攀枝花617000)

摘要:对普通机床进行数控化改造是中小型机械加工企业技术革新的重要途径,介绍了普
通机床数控化改造的总体方案设计,并以CA6140型车床为例阐述数控改造的总体方案,机械部分

改造,数控系统设计等内容,对普通机床的数控改造具有实际的指导作用。 关键词:普通机床;数控化改造;设计

中图分类号:嘶1

文献标志码:B文章编号:1003.Cr794(2008)02—0147.03
on

Research of Numerical—control Transformation
TANGRui

Machine

Tools

(CoUege

of

Mechanical and Electronical En舀neenng,Panzhihua Univemity,Panzhihua 617000,China)
an

Abstract:To small and medium—sized machining enterprises,it is

important technological innovation for

machine tools of NC transformation.Proposed the overall design plan for NC improvement on machine tools, taking CA6140 engine lathe as an example,introduces the design of improvement on overall design plan,parts of the lathe machinery and CNC system,which will have practical guiding function for the NC transformation of machine too]s. Key

words:machine

tool;NC transformation;design

0引言

控化改造在技术上是可行的,但并不是所有的机床 都适合改装成数控机床,是否适宜改装应进行技术
经济分析和论证。

机械制造业是为国民经济建设提供装备的重要 基础产业,机床是发展机械制造业必不可少的生产 工具。我国机械制造业与发达国家相比总体水平较 低,通过提升制造业的装备水平,特别是机床数控化 率,能够有效地提高加工产品的质量、降低产品成 本,增强市场竞争力。以机电一体化技术为支撑的 数控机床集计算机技术、信息技术、自动化技术于一 体,在零件加工精度,加工效率、加工表面的复杂性 以及加工柔性的适应性等方面比传统的普通机床具 有无可比拟的优越性。
目前,中小型机械加工企业中有大量的普通机

(1)机床基础零部件要有足够的刚度。 数控机床属于高精度机床,工件定位精度和刀 具重复定位精度要求很高,一般在0.001~0.01
mlTl,

较高的定位精度要求机床基础部件应具有较高的静 刚度和运动刚度,基础部件稳定性不好,受力后易变 形的机床不适宜作数控化改造。 (2)数控化改造要有合理的经济性 机床数控化改造包含两部分:①维修和改造机 械部分;②用新的数控系统代替旧机床的控制系统, 如果全部改造费用仅为同类规格数控新机床价格的

床,其突出矛盾是生产效率低、劳动强度大、加工精

度低、不能加工复杂零件,要满足提高生产效率和加40%以内,就具有较好的技术经济性。一般说来,大 工精度,适应小批量、多品种复杂零件的加工需求, 中型机床,尤其是重型机床、专用机床最适宜数控化 完全通过购置新的数控机床来替换,因成本太高而 不现实,而且替代下来的普通机床闲置起来又会造 成很大的浪费。从发达国家的制造业与发展进程来 看,应走普通机床数控化改造之路,尤其对中小型机
械加工企业而言更是如此。


改造。 2普通机床数控化改造的总体方案

(1)选定数控系统和伺服驱动系统
数控系统是机床数控化改造的核心。数控改造

的目的是要求机床稳定可靠,运转故障率低。数控 系统的选择应依据价格合理,技术先进、服务方便的 原则,不应单纯追求高性能指标。可采用进口的数
控系统如日本的FANUC系统,德国的Siemens系统,

普通机床数控化改造前提

普通机床的数控化改造是建立在充分利用原有 机床部件的基础上,对基础部件作一定的改装,并配 上经济型数控装置或标准型数控系统,使原机床具 有数控加工功能。改造中主要应注意的是:增加数 控系统和对原机床部件的翻新。对普通机床进行数

国产的主要有华中数控、广州数控等,也可综合机床 实际,自行设计研制数控系统,改造成本会更低。
伺服驱动系统的选取有闭环、半闭环、开环3种

万   方数据

一】47—

Vol:塑盟壁:至——

普通机床数控化改造研究——唐锐

方式。前2种控制方式为实现高精度的伺服控制提

供了可能,但由于在系统中增加了位置控制,反馈及 伺服放大等环节,安装调试更复杂,同时要实现系统 良好的动态性能难度较大,由于开环伺服系统不存 在位置检测与反馈控制等环节。故一般经济型数控 化改造多采用微机控制的步进电机开环伺服系统, 具有较好的技术经济性。
(2)丝杆螺母副的改造

畦唰b
8P80MI
11II

i/o

}0Ⅱ工程爿h

l,陪删r
l显示b

803]




片 机

骨黔 —僵M卜
总体设计方案结构图

第29卷第2期

l驱动r
l键盘ju

I驱动r

为保证进给伺服系统的传动精度、运转平稳性 和机床加工精度,取消原机床的滑动丝杆螺母副,选 用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杆螺母副,并应用预 紧机构,以提高传动刚度和消除间隙。
(3)步进电机的选用

《陌习—一
图1

3.2机械部分改造设计

根据CA6140车床的实际,本着对车床的改动尽 可能少,改造成本低的原则,机械部分改造方案如
下:

机床经济型数控改造一般是拆除原机床的机械 传动机构,用步进电机经齿轮机构减速驱动滚珠丝
杆,带动刀架纵向或横向运动。在步进电机转矩足

(1)保留车床主轴旋转主运动。
(2)纵横向运动的改造均是卸掉拖板上的手轮

够大,构件许可时,可以不用减速驱动机构,由步进
电机直接与丝杆副相连。

或手柄,通过1对齿轮副组成减速装置,然后与相应
的步进电机相连接。 (3)设计一四工位电动转位刀架,由1个三相 异步电机带动。

(4)自动刀架设计 刀架改造是数控改造的重要内容,通过将原机 床的手动转位刀架替换成自动转位刀架来实现换刀 切削,自动转位刀架最常见的形式是螺旋型四工位 刀架,由数控系统直接控制,效率高,工艺性能可靠。 (5)主轴脉冲编码器 加工螺纹时为保证步进电机与主轴旋转配合, 切削出固定螺距,固定起点,多头螺纹等量分度的螺 纹,通常在主轴尾部安装脉冲编码器,它将主轴旋转 的角位移以电脉冲的形式输入计算机,控制车刀的 进给运动和工件的旋转运动,确保正确的运动关系。 (6)导轨和主轴变速机构 当机床加工精度要求不是很高,尤其是对于开 环控制系统,一般不作导轨改造和主轴交流异步电 机调整改造,可大为降低改造成本。
3改造实例

(4)自行研制基于8031单片机的控制系统。 (5)在刀架的纵横向运动中,设置安全超程限
位保护装置。

3.3微机数控系统设计 (1)硬件设计 采用8031单片机数控系统如图2所示,外接一 片27256(32K×8)EPROM存储系统软件,一片62256 (32K×8)静态RAM存放加工程序和数据,采用扩展
的8255和8155接口芯片处理键盘、显示器和步进

电机的驱动刀架控制及满足插补要求。

本文以CA6140型普通车床数控化改造为例,介 绍其总体方案设计,机械改造设计和数控系统设计, 根据数控车床的性能要求,确定进给运动的快速定
位速度:z轴为3 m/min;X轴为1 m/rain;脉冲当量: z向为O.01 ram/脉冲;X向为O.005 ram/脉冲。 3.1总体方案设计
图2数控系统硬件组成框图

(2)软件设计 根据硬件框图,结合系统功能要求,可编制函数 控制器数控系统软件,软件系统包括系统初始化程 序、键处理及显示程序、输入数控处理程序、插补计 算程序、步进电机输出控制程序和管理程序等。其 中插补程序的实时性强,根据G1、G2、G3等插补指 令进行计算,分别向x、z轴发出进给脉冲,步进电
?---——148?--?——

数控系统自行研制,基于8031单片机为控制核 心,以步进电机为伺服驱动装置,以工作台和刀架为 执行部件构成一个开环控制系统。总体方案设计结
构如图1所示。

万   方数据

第29卷第2期 2008年2月

煤矿机械
Coal Mine Machinery

v01.29No.2 Feb.2008

肾使用?维修铆

大倾角综放工作面几个关键问题研究
宁桂峰1,王保银2 (1.煤炭科学研究总院,北京100013;2.山东里能集团有限公司,山东济宁273517)

摘要:分析了大倾角综采特点,指出了大倾角综采工作面配套中注意的问题,比较了大倾角 综采工作面的异同,改进了大倾角综放支架的几个关键结构。 关键词:大倾角煤层;综采;综放 中图分类号:TD263.3文献标志码:B文章编号:1003.0794(2008)02.0149—02

Research

Elements of Equipments Matched with Tir——facifities in Full——mechanized Steep Seams Caving Mining Face
on
NING

Gui—feI醇,WANG

Bao一耐

(1.China

Coal Research

Institute,Beijing 100013。China;2.Shandong
on

Lineng Group

Comp.Ltd.,Jining 273517。China)

Abstract:Concentrates mostly

the of full—mechanized mining face with big angle,also introduces the rules

of equipment matched with tir—facifities in full—mechanized mining face with big angle,improves key config- urafions of hydraulic power support in mining face with big angle. Key words:steep coal seams;full—mechanized

mining

face;伽一mechanized

caving mining face

1大倾角综采特点

察、操作设备动作困难。因此,综采工作面设备必须 要有完善的防倒、防滑机构和安全防护装置。
2大倾角工作面应该注意几个重要问题

煤层倾角25。以下为缓倾斜煤层,大于25。统称 为大倾角煤层。大倾角煤层煤层倾角大,煤层厚度 变化大,构造复杂,作业环境恶劣、生产安全隐患多, 综采难度大,对机械设备适应性要求特别高。特别 是液压支架,受力状态复杂,所受侧向力非常大,在 非支撑状态或自由状态时,自身会失去稳定性。当 工作面来压时,由于顶、底板的运动,也易产生失稳、 倒架现象,或出现非正常工作状态,由于工作面上部 煤壁受向下倾斜分力较大,易造成漏顶或煤壁片帮。 特别是大倾角综放工作面,在放煤过程中支架有短 时顶空现象,管理难度加大,人员作业环境恶劣,观 机输出控制程序用来控制x、z向步进电机的脉冲 分配,管理程序负责对微机数控系统软件的各个程 序和任务进行调度管理,以及对操作键、编辑键等引
起的中断进行处理。 4结语

在选用综采设备时,应根据煤层地质条件和生 产条件,作适当针对性调整,包括架型、参数和配套, 必须适应矿井实际情况,才能在生产中发挥积极作 用,在工作面“三机”配套中处理好三机布置方式与 运输回风巷的空间关系,特别是在顶底板条件不理
想的情况下,克服“破底”或“破顶”带来的影响,充分

考虑大倾角带来的影响,保证输送机相对转载机足 够的卸载高度,适当地处理巷道断面形式,保证采煤 机有足够的卧底量,使得“三角煤”能够截透,通过工
[1]张立新,王卫兵,吴杰.将C615普通车床改造成教学型数控车床 的实践[J].机床与液压,2001(1):90一91. [2]明兴祖.数控加工技术[M].北京:化学工业出版社,2003. [3]杨俊廉.机床数控系统课程设计指导书[M].北京:中国科学技术 出版社,t991. [4]李恩林.插补原理[M].北京:机械工业出版社,1984. [5]张兴义.经济型数控机床系统设计[M].北京:机械工业出版社,
1994.

普通车床经数控改造后,既可加工常见的轴类、 盘类等简单零件,又适合加工复杂形状的零件,同时 能用于批量生产,延长了普通机床的使用寿命,提升 了产品性能。针对攀枝花学院实习工厂有一定数量 的CA6140车床的实际,通过技术革新和数控改造, 与实践教学结合,以科研立项的方式来组织实施改 造,既能够充分发挥旧机床的功能,又能培养具有创 新意识和实践动手能力的应用型人才。
参考文献:

[6]邓晓春,肖寿仁.CA6140普通车床数控改造[J].煤矿机械,2006
(“):123—125.

作者简介:唐锐(1974一),四川南充人,工程硕士,攀枝花学院 机电工程学院讲师,1997年毕业于原甘肃工业大学机械设计及制造 专业,现研究方向:数控加工和机电控制技术,发表论文10余篇,电 话:0812—3372081,电子信箱:pzhutr@163.coin.

收稿日期:21XY/.09。10

万   方数据

?---——149?---——

普通机床数控化改造研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 唐锐, TANG Rui 攀枝花学院,机电工程学院,四川,攀枝花,617000 煤矿机械 COAL MINE MACHINERY 2008,29(2) 0次

参考文献(6条) 1.张立新.王卫兵.吴杰 将C615普通车床改造成教学型数控车床的实践[期刊论文]-机床与液压 2001(01) 2.明兴祖 数控加工技术 2003 3.杨俊廉 机床数控系统课程设计指导书 1991 4.李恩林 插补原理 1984 5.张兴义 经济型数控机床系统设计 1994 6.邓晓春.肖寿仁 CA6140普通车床数控改造[期刊论文]-煤矿机械 2006(11)

相似文献(10条) 1.期刊论文 唐锐.Tang Rui 普通机床数控化改造研究 -攀枝花学院学报(综合版)2007,24(6)
介绍了普通机床数控化改造的总体方案设计,并以CA6140型车床为例阐述数控改造的总体方案,机械部分改造,数控系统设计等内容,对普通机床的数 控改造具有实际的指导作用.

2.会议论文 孙彬年 普通机床的数控化改造经验 2003
本文介绍普通机床的数控化改造经验,重点介绍机床数控化改造方案的确定,基本步骤,目的,经济合理性,以及改造方案的比较,机床数控化改造计算 等.

3.期刊论文 罗隆满 普通机床数控化改造的刚度要求 -制造技术与机床2003,""(11)
当前,我国有许多企业在考虑把旧设备改造成数控机床,但并不是所有的旧机床都能进行数控化改造.本文主要从机床传动精度的问题,来阐述普通机 床数控化改造对机床传动链的刚度要求,及其设计计算.

4.期刊论文 张健.许明涛 普通机床数控化改造的成本分析 -十堰职业技术学院学报2003,16(4)
分析了普通机床数控化改造中的成本构成及影响成本的各种因素,指出了取得合理成本的方法和判断标准.

5.期刊论文 邹畅 普通机床数控化改造的分析与探究 -企业导报2010,""(5)
通过对我国机械行业机床使用状况的阐述,指出了普通机床数控化改造的必要性,并对数控机床以及再生改造的内容和关键技术加以分析,提出我国机 床数控化推进工程应采取的对策,以促进我国机械行业的发展.

6.期刊论文 鄢细林.YAN Xilin 普通机床数控化改造专用设备选型和发展趋势 -现代制造技术与装备2009,""(2)
普通机床数控改造是一门综合性很强的机电一体化技术,本文介绍了普通机床数控化改造的意义以及必要性,同时对数控专用设备的发展以及选型作 了介绍,为进一步改造提供了一些参考,并展望了普通机床数控化改造的发展趋势.

7.期刊论文 刘晓宇.刘德平.LIU Xiao-yu.LIU De-ping 普通机床数控化改造关键技术的设计及计算 -机械设计与 制造2007,""(9)
普通机床的数控化改造已成为企业提高自身自动化程度的一种重要手段,文章以典型的普通车床的数控化改造为例,分析了数控化改造的特点和优势 ,介绍了普通机床数控化改造的关键技术--进给伺服控制系统机械部分的设计步骤和计算方法.

8.会议论文 解顺兴 普通机床的数控化改造 2005
数控系统的选择应考虑其开放性、先进性、可靠性和可维护性。采用工业微机的开放式数控系统已成为世界数控技术的发展潮流,其性能价格比高 、升级扩展能力强、可靠性和可维护性好。数控系统的控制方式通常分为三种,开环控制、半闭环控制、闭环控制。在制定机床数控化改造总体方案时 ,应根据产品的加工要求,又要考虑数控系统的性能价格比,正确选择数控系统的控制方式。伺服电机额定扭矩的大小对改造成本影响很大。选得不合 适,不能实现惯量匹配,影响机床性能,若选得太大,造成浪费。电机扭矩值还受到进给传动链传动比的影响。普通机床在数控化改造过程中,应具体 情况具体分析,不宜将没有改造价值的机床统统拿来进行数控化改造,也不应认为不管机床的机械残留价值如何,只要改造成数控机床,就应是一台合 格的数控机床。

9.期刊论文 邹磊 矿业维修中普通机床的数控化改造 -中国科技博览2009,""(5)
通过对普通机床的数控化改造,对如何选择数控系统、伺服系统,如何改造机械部分等问题进行介绍,进一步说明了矿业维修中普通机床数控化改造的 重要性.

10.期刊论文 闫向彤.赵璐.YAN Xiang-tong.ZHAO Lu 普通机床的经济型数控化改造设计 -机械设计与制造 2009,""(10)
对普通机床进行数控化改造是中小型机械加工企业技术革新的重要途径,本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程,较详尽地介绍了CA6140机 械部分的改造设计.改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度都得到了显著提高.

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_mkjx200802062.aspx 授权使用:九江学院图书馆(wfjjxy),授权号:409bcff7-7fef-47ca-ac55-9e2b00d3ce0e 下载时间:2010年11月11日


更多相关文章:

非常超级学习网 fccjxxw.com

copyright ©right 2010-2021。
非常超级学习网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com|网站地图