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普通車床的數(shù)控化改造 李盛宇 (麗水學(xué)院 機(jī)械系,浙江 麗水323000) 摘 要:通過對(duì)普通車床的數(shù)控改造,使其加工精度明顯提高,定位準(zhǔn)確可靠,操作方便,性能 價(jià)格比高。這種方法對(duì)中小企業(yè)設(shè)備的數(shù)控化改造有一定借鑒與推廣作用。 關(guān)鍵詞:車床;數(shù)控;改造 中圖分類號(hào):TG511;TP205 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):167125276(2005)0320121203 The Alteration of Numerical Control Lathe LI Sheng2yu (Lishui College , Mechanism Science Department , ZJ Lishui 323000 , China) Abstract :This paper introduced an alteration method of numerical control lathe. This alteration leads the ma2 chining precision sharply improved. The positioning is precisie and reliable , and the manipulation is conve2 nient , finally the price is much cheaper. This method is worthy to popularize for reference. Key words :lathe ; numerical control ; alteration 0 前言 數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備擁有量的多 少已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 但是,發(fā)展數(shù)控技術(shù)的最大障礙就是添置設(shè)備的初 期投資大,這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘 汰大量的普通機(jī)床,而去購買昂貴的數(shù)控機(jī)床,勢(shì) 必造成巨大的浪費(fèi)。因此,普通機(jī)床的數(shù)控化改造 大有可為。 為了機(jī)電一體化和數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)教學(xué)的 需要,更新現(xiàn)有的數(shù)控實(shí)驗(yàn)設(shè)備以改善辦學(xué)條件, 比較經(jīng)濟(jì)有效的辦法就是充分利用和改造現(xiàn)有的 設(shè)備,滿足教學(xué)實(shí)踐的需要。為此,對(duì)我校實(shí)習(xí)廠 原有的SK360普通車床成功地進(jìn)行了數(shù)控化改 造。 1 總體改造方案 數(shù)控機(jī)床由機(jī)床、 數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)三部分 組成。普通車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制 車床自動(dòng)完成機(jī)械加工任務(wù),提高車床的加工精度 和生產(chǎn)率。在考慮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造具體方案 時(shí),所遵循的原則是在滿足需要的前提下,對(duì)原有 車床盡可能減少改動(dòng)量,以降低改造成本。改造中 需要解決的問題是:將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手動(dòng)控制 的刀架轉(zhuǎn)位改造成數(shù)控裝置控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位 和自動(dòng)進(jìn)給的數(shù)控加工車床。根據(jù)SK360車床的 有關(guān)資料,確定總體方案為: 利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的加工程序進(jìn)行運(yùn)算處 理,發(fā)出的進(jìn)給指令通過I/ O接口輸出給X軸和Z 軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī),經(jīng)齒輪減速后,帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng), 由螺母帶動(dòng)刀架直線移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的 自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。換刀指令通過刀架控制器控制三 相電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位功能,由脈沖編碼器協(xié)調(diào)完 成螺紋車削功能(圖 1) 。 2 數(shù)控改造的主要結(jié)構(gòu) 2. 1 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的價(jià)格主要由數(shù)控系統(tǒng)來決定,數(shù)控 系統(tǒng)從功能上可分為低中高三檔,中高檔系統(tǒng)(如 Siemlens、Fanuc和華中I型等)功能齊全,性能優(yōu) 良,但價(jià)格偏高 (2 4萬元不等)。結(jié)合實(shí)際,從實(shí) 用角度出發(fā),我們選擇了中美合作蘭博數(shù)控公司的 產(chǎn)品:LBNC - 2T型數(shù)控車床系統(tǒng),該系統(tǒng)采用 8031單片機(jī)為主控單元,編程格式符合ISO國(guó)標(biāo) 代碼標(biāo)準(zhǔn)、 三排數(shù)碼管顯示程序字符和兩軸動(dòng)態(tài)坐 標(biāo),具有自動(dòng)加工、 自動(dòng)換刀、 車螺紋和MDI等功 能,是教學(xué)、 生產(chǎn)兩用型的數(shù)控系統(tǒng)。 2. 2 縱向(Z向)進(jìn)給系統(tǒng) a) 設(shè)計(jì)思路:縱向進(jìn)給系統(tǒng)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng) 減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)大拖板左 右縱向移動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)安裝在縱向絲杠的右端。 電氣技術(shù)與自動(dòng)化 李盛宇 普通車床的數(shù)控化改造 Machine Building 2、6 減速機(jī);3、7 滾珠絲桿;4 電動(dòng)刀架;8 編碼器 圖1 總體方案 選用常州戚墅堰新月電機(jī)廠的110BC -380C型 步進(jìn)電動(dòng)機(jī),三相電壓80300V ,電流6A ,步距角 1. 5( )/ 0. 75( ) , 轉(zhuǎn)距9. 8N/ m。 b) 步驟: 1) 拆下普通滑動(dòng)絲杠與溜板箱,取消絲杠與 主軸箱齒輪的傳動(dòng)聯(lián)系; 2) 拆下絲杠右端的支撐座,在坐標(biāo)鏜床上將 其孔徑鏜至40mm ,便與電動(dòng)機(jī)的支撐軸相配合; 3) 車削兩個(gè)軸套(分別為一長(zhǎng)一短 ) , 長(zhǎng)套用 于連接絲杠左端和左支撐座,短套用于連接絲杠右 端與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸; 4) 對(duì)安裝螺母的配件進(jìn)行刨、 磨、 鉆、 鉸和攻 絲等加工,使其符合安裝條件; 5) 總裝后,進(jìn)行局部調(diào)整(如滾珠絲杠與道軌 的平行度、 螺母間隙和螺母上下前后位置等 ) , 力求 使?jié)L珠絲杠受力均勻,傳動(dòng)平穩(wěn),無傳動(dòng)間隙。 2. 3 橫向(X向)進(jìn)給系統(tǒng) a) 設(shè)計(jì)思路:橫向進(jìn)給系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減 速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠,使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 安裝在大拖板后端,用法蘭盤將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與大拖 板連接起來,以保證其同軸度和提高傳動(dòng)精度。選 用常州戚墅堰新月電機(jī)廠的110BF003型步進(jìn) 電動(dòng)機(jī),三相電壓80300V ,電流6A ,步距角115 ( )/ 0 1 75( ) , 轉(zhuǎn)距7. 84N/ m。 b) 步驟: 1) 拆下刀架、 小拖板及滑動(dòng)絲杠; 2) 車削一根定位芯軸,保證法蘭盤孔與大拖 板后孔的同軸度。定位后,配鉆四個(gè)螺釘孔,并攻 螺紋; 3) 車削一根手輪軸,代替原絲杠手輪軸,用于 與滾珠絲杠連接; 4) 車削兩個(gè)連接套,用于絲杠連接電機(jī)旋轉(zhuǎn) 和手輪軸; 5) 銑去大拖板上與螺母發(fā)生干涉部位; 6) 利用車床主軸和尾座將螺母套安裝到絲杠 上,再利用鎖緊螺母進(jìn)行預(yù)緊,消除間隙; 7) 總裝后,用墊片調(diào)整螺母上下位置,使其傳 動(dòng)平穩(wěn)。 2. 4 刀架: a) 設(shè)計(jì)思路:電動(dòng)刀架能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀功能, 降低輔助時(shí)間,提高生產(chǎn)率,根據(jù)教學(xué)和生產(chǎn)的實(shí) 際需要,選擇常州宏達(dá)機(jī)床數(shù)控制設(shè)備廠的四方刀 架,它可以完成粗、 精車、 螺紋車和切槽(斷)等加工 的換刀工作,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且實(shí)用。刀架的轉(zhuǎn)位由三相 異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)完成。 b) 步驟: 1) 拆下原手動(dòng)刀架; 2) 在小拖板上鉆四個(gè)安裝孔,并攻絲; 3) 手動(dòng)抬起電動(dòng)刀架,將刀架旋45 后安裝在 小拖板上,再轉(zhuǎn)至原狀態(tài),放下刀架。 安裝后,試用MDI功能換刀,觀察三相電源有 無反接。 2. 5 編碼器 a) 設(shè)計(jì)思路: 車螺紋時(shí),主軸轉(zhuǎn)一圈,車刀移動(dòng)一個(gè)螺矩(單 頭 ) , 主軸與絲杠應(yīng)同步動(dòng)作,為保證每次吃刀都不 亂扣,必須安裝一個(gè)光電編碼器。我們選擇了長(zhǎng)春 光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的ZJ E38A型(1200)光電編碼 電氣技術(shù)與自動(dòng)化 李盛宇 普通車床的數(shù)控化改造 122 http :/ZZHD. chinajournal. net. cn E2mail :ZZHD chinajournal. net. cn 機(jī)械制造與自動(dòng)化 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 器。 按要求編碼器與主軸的傳動(dòng)比應(yīng)為1 :1 ,由兩 個(gè)齒數(shù)為50的塑料齒輪來實(shí)現(xiàn),但由于原車床結(jié) 構(gòu)不符合安裝條件,只能通過自制掛輪間接實(shí)現(xiàn) 1 :1的傳動(dòng)比要求。 b) 步驟: 1) 拆下原有掛輪,加工兩只67齒與90齒掛 輪; 2) 增加一只中間繼電器,由電門鎖開關(guān)來控 制機(jī)床的電源; 3) 在電動(dòng)刀架三相電源進(jìn)線處加裝快速熔斷 器和熱繼電器(2. 5A) ,保證電動(dòng)刀架安全工作。 3 機(jī)床調(diào)試 1) 根據(jù)系統(tǒng)操作說明書,熟悉操作面板各功 能鍵作用與操作方法; 2) 利用千分表,測(cè)試X向、Z向的定位精度, 以及刀架的重復(fù)定位精度,均達(dá)到系統(tǒng)要求; 3) 利用手動(dòng)對(duì)刀,設(shè)定機(jī)床原點(diǎn)O ( x =0, z =0 ) , 位于卡盤前端面中心,設(shè)定機(jī)床參考點(diǎn) O( x =200, z =200 ) ; 4) 編寫簡(jiǎn)單程序進(jìn)行試運(yùn)行和自動(dòng)加工,達(dá) 到加工精度要求。 4 結(jié)束語 通過上述方案改造的普通車床,加工精度明顯 提高,定位準(zhǔn)確可靠、 操作方便。與購買相同配置 的數(shù)控車床相比,性能價(jià)格比高,改造的費(fèi)用近1 萬元(不含機(jī)床的費(fèi)用 ) , 而購置同類型普通數(shù)控機(jī) 床的價(jià)格為近5萬元。本次改造最大的收獲是:專 業(yè)教師通過參與車床的改造和實(shí)踐,鞏固了理論知 識(shí),提高了實(shí)際動(dòng)手能力,積累了一定的機(jī)床改造 經(jīng)驗(yàn),是一種值得推廣的學(xué)習(xí)方法。 參考文獻(xiàn): 1陳紹廉,等 1 數(shù)控機(jī)床改造技術(shù)M1 北京:航空工業(yè)出版社, 19891 2張新義 主編 1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)M1 北京:機(jī)械工業(yè) 出版社,1994 收稿日期:2005203213 (上接第120頁) 根據(jù)該查詢字符串返回 記錄集對(duì)象 Set stream1 = New ADODB. stream 為流對(duì)象分配內(nèi)存空間 stream1. Type = adTypeBinary 設(shè)置流的類型 stream1. Open 打開流變量 SavePicture JointPicture. Picture , App. Path &” TempPicture JointPicture.jpg” 將界面上的圖片保存到 指定的文件中 stream1.LoadFromFile App. Path &” TempPicture JointPic2 ture.jpg” 以流的形式將圖像存放 到數(shù)據(jù)庫中 rec. Fields(”JointPicture”) = stream1. Read rec. Update 更新數(shù)據(jù)庫 rec. Close 關(guān)閉記錄集對(duì)象 stream1. Close 關(guān)閉流對(duì)象 Set rec = Nothing 釋放記錄集對(duì)象的內(nèi)存 空間 Set stream1 = Nothing 釋放流對(duì)象的內(nèi)存空間 conn. Close 關(guān)閉連接對(duì)象 Set conn = Nothing 釋放連接對(duì)象的內(nèi)存空 間 至此,一個(gè)通過引用流對(duì)象來將接頭圖像寫進(jìn) 數(shù)據(jù)庫中的程序已經(jīng)完成。但插入后的結(jié)果在本 程序中是看不見的。必須增加另外一個(gè)查詢窗體 來顯示剛才寫進(jìn)數(shù)據(jù)庫中的該接頭圖像信息。 3 結(jié)論 將圖形數(shù)據(jù)作為一個(gè)大字段存放在數(shù)據(jù)庫中 的方法可以消除將圖形以文件形式存放在數(shù)據(jù)庫 中種種弊端,而且,如果是C/ S結(jié)構(gòu)的程序,可以 降低客戶機(jī)上應(yīng)用程序開發(fā)的復(fù)雜性。 本文中介紹了用流(stream)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)庫 中圖像等大字段的操作。另外,在VB6. 0中還可 以利用GetChunk()、AppendChunk()方法進(jìn)行數(shù) 據(jù)庫中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。 參考文獻(xiàn): 1王渝濤,王寧生. VC +實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫大字段存取J .計(jì)算機(jī)工 程,