基于數(shù)字環(huán)境下的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和改造

基于數(shù)字環(huán)境下的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和改造

　　普通機床數(shù)控化改造關(guān)鍵是數(shù)控系統(tǒng)選型，但是為了使數(shù)控化改造機床達(dá)到加工精度、功能參數(shù)、電氣供給系統(tǒng)以及機床安全操作規(guī)程等要求，在改造過程中對機床機械結(jié)構(gòu)部分不得不重新設(shè)計、改造。首先，基于數(shù)字環(huán)境下的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。市場上功能不一、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，應(yīng)充分考慮改造前普通機床的功能及特性、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)期改造費用。必須要對機床傳動軸等機械部件進(jìn)行受力分析，以確保數(shù)控機床能進(jìn)行較大切削量的強力切削，進(jìn)行受力分析時依據(jù)機床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

　　根據(jù)受力分析、計算結(jié)果，確定為了保證數(shù)控化改造機床達(dá)到加工精度、功能參數(shù)、電氣供給系統(tǒng)以及機床安全操作等要求所需要的主要受力機械零件的大小尺寸以及供給動力裝置，數(shù)控化改造機床在對機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和改造時，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)場實地調(diào)研。關(guān)于龍門移動式鏜銑床和落地鏜銑床這兩類機床要丈量立柱與滑座外沿的方位尺度，做好記載，以便重新安裝時調(diào)整方位。

　　將 CA6140 型普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，在整個設(shè)計過程中必須實現(xiàn)如下要求：原車床的主傳動系統(tǒng)予以保留，橫向進(jìn)給系統(tǒng)由微機實現(xiàn)開環(huán)控制，兩軸聯(lián)動；刀架采用自動轉(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)境下的機床機械結(jié)構(gòu)改造要求。盡可能在機械構(gòu)件改造時尺寸不變或者變化不大，并采用理想的機械傳動結(jié)構(gòu)裝置滿足傳動比，以提高生產(chǎn)加工效率；7、注意檢查機床液壓系統(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、強度等以確保運動部件之間光滑，減少摩擦阻力；在不需增加動力的情況下，可保證數(shù)控化改造后

　　的機床能夠生產(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)給機構(gòu)的改造：將小拖板和手動刀架改造成數(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)整操作的手動機構(gòu)保留不變，同時保留支撐結(jié)構(gòu)，齒輪箱體、步進(jìn)電機安裝在中拖板的后側(cè)，齒輪箱采用一級齒輪減速。

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，工件下垂而損壞已加工表面及刀齒。

　　6)后托部：對于長而重的拉刀，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，長度l尾=(0.5-0.7)D尾。但一般要求不小于20毫米。

　　目前，國產(chǎn)數(shù)控機床及日本、美國、歐洲進(jìn)口機床較多采用發(fā)那科(FANUC)和西門子(SIEMENS)兩種數(shù)控系統(tǒng)，均可使用G代碼實現(xiàn)程序編制。其中，大部分車削、多軸銑削數(shù)控機床均采用上述兩種數(shù)控系統(tǒng)，并方便與計算機輔助設(shè)計集成。上述兩款數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)當(dāng)今機床數(shù)控行業(yè)絕大多數(shù)市場份額。引起液壓體系匍匐的首要原因有以下幾個方面：一是低速運動時的沖突力變化，數(shù)控機床的匍匐現(xiàn)象首要呈現(xiàn)在體系低速運動時，這首要是因為這時因為接觸面過多導(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、德國德馬吉森精機(DMG MORI)公司、中國沈陽機床(SMTCL)公司等。

參數(shù)設(shè)置

　　常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認(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行的，但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。盡可能在機械構(gòu)件改造時尺寸不變或者變化不大，并采用理想的機械傳動結(jié)構(gòu)裝置滿足傳動比，以提高生產(chǎn)加工效率。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進(jìn)行：

　　(1)確認(rèn)電機參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速，這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。

　　(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)或動態(tài)辨識。

　　(3)設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。

　　(4)給定信號的選擇，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)實際情況修改相關(guān)參數(shù)。機械人員擔(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。