横向装配图
普通车床是金属切削加工中最常见的一类机床,当工件随主轴回转时,通过刀架的纵向移动和横向移动,车床能加工出内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹面等。借助成形刀具,车床还能加工各种成形回转表面。普通车床刀架纵向、横向的进给运动由主轴的回转运动经挂轮传递而来,通过进给箱变速后,由光杆或丝杠带动溜板箱、纵溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好,如果改变参数,则要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动。
对普通车床进行数控改造,主要是将纵向和横向进给系统改造为CNC装置控制的,能独立运动的进给伺服系统,将刀架改造成为能自动换刀的回转刀架,这样利用CNC装置,车床就可以按顺序进行切削加工。由于切削参数、切削次序和刀具选择都可以由程序控制和调整,再加上纵向进给和横向进给联动的功能,数控化改造后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件,并能实现多工序自动切削,从而提高生产效率和加工精度,还能适应小批量、多品种负责零件的加工。
总体方案设计应考虑机床数控系统的运动方式、伺服系统的类型计算机以及传动方式的选择等。
1.数控系统的选择。
普通车床数控化改造后应具有定位、快速进给、直线查补、圆弧查补、暂停、循环加工和螺纹加工等功能,因此,普通车床数控化改造所选用的数控系统应为连续控制系统。目前,市场上适用于普通车床数控化改造的数控系统较多,如西门子公司的SIEMENS802S型系统、华中数控公司的“世纪星”21/22型系统、广州数控公司的980T型系统等。
2.伺服系统的选择。
普通车床数控化改造后一般为经济型数控机床。在保证具有一定加工精度的前提下,从改造的成本考虑,应简化结构,降低成本。因此,进给伺服系统采用一步进电动机为驱动装置的开环系统为宜。当然,也可以采用以伺服电动机为驱动装置的半闭环系统。这主要取决于加工精度的要求。
3.功能部件的选择。
这主要是滚珠丝杆及其支承方式的选择、电动回转刀架的选择等等。
4.结构设计与电气设计。
这主要是纵向进给传动系统、横向进给传动系统的设计和机床导轨的维护,一般采用贴塑导轨以减小摩擦力。机床电气设计包括机床原理图设计和PLC梯形设计等等。
在上述方案的基础上,若条件允许,可以进一步对普通车床的主传动系统进行改造,以实现车床主传动系统的自动调速与控制,使加工过程实现全自动化。
将C6140普通车床改造成用MCS-51系列单片机控制的经济型数控车床。要求该车床有自动回转刀架,具有切削螺纹的功能。在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率:纵向:0.01mm横向:0.005mm。设计参数如下:
1.最大加工直径: 630mm
2.最大加工长度: 1400mm
3.快进速度:纵向2.0m/min,横向1.0m/min
4.最大切削进给速度:纵向0.5m/min,横向0.25m/min
5.溜板及刀架重力:纵向1500N ,横向1000N
6.主电动机功率:12.5Kw
7.空载启动时间:35ms
8.定位精度:0.015mm
电气图
计算简图