機(jī)床數(shù)控化改造具體方法及內(nèi)容:
為了提高精度、效率和自動(dòng)化程度,對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新,對(duì)機(jī)械部分重新加工裝配,恢復(fù)原精度,并根據(jù)機(jī)械精度配以合適的數(shù)控系統(tǒng)。下面結(jié)合我公司在機(jī)床改造中的實(shí)際操作情況介紹一下其改造的主要內(nèi)容和方法。
一.進(jìn)給軸的改造
普通車床數(shù)控改造的進(jìn)給經(jīng)走刀箱傳動(dòng)絲杠及溜板箱,獲得不同的工件螺距即Z軸運(yùn)動(dòng);走刀運(yùn)動(dòng)經(jīng)走刀箱傳動(dòng)光桿及溜板箱,獲得不同的進(jìn)刀量即X軸運(yùn)動(dòng)。普通車床數(shù)控化改造時(shí)一般都去掉走刀箱及溜板箱,改用進(jìn)給伺服(或步進(jìn))傳動(dòng)代替,具體體現(xiàn)為:
Z軸:縱向電機(jī)→聯(lián)軸器(同步帶)→縱向滾珠絲杠→大拖板,縱向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量。
X軸:橫向電機(jī)→聯(lián)軸器(同步帶)→橫向滾珠絲杠→中拖板,橫向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量。
改造后整個(gè)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度在保證機(jī)床剛性的前提下,與滾珠絲杠副的選擇和布置結(jié)構(gòu)形式、機(jī)床導(dǎo)軌的精度情況等有很大的關(guān)系。
(1)、滾珠絲杠副的選擇和布置結(jié)構(gòu)形式
普通車床大多采用的是T型絲杠等滑動(dòng)絲杠副,與滾珠絲杠副相比摩擦阻力大、傳動(dòng)效率低,磨損快,造成其精度保持性和壽命低不能適應(yīng)于高速運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行普通機(jī)床數(shù)控化改造時(shí)往往都將其更換為滾珠絲杠副。
滾珠絲杠副根據(jù)其滾珠的回轉(zhuǎn)方式可以分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種,根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)形式又可以分為雙螺母和單螺母。在進(jìn)行改造時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況和結(jié)構(gòu)形式來定,由于外循環(huán)式絲杠副螺母回珠器在螺母外邊,所以很容易損壞而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象,而內(nèi)循環(huán)式的反向器在螺母副內(nèi)部,不存在卡死和脫落現(xiàn)象。由于雙螺母不僅裝配、預(yù)緊調(diào)整等比單螺母方便,而且其傳動(dòng)剛性比單螺母也好,所以只要結(jié)構(gòu)和機(jī)床空間滿足要求,在普通機(jī)床數(shù)控化改造中多選內(nèi)循環(huán)式雙螺母結(jié)構(gòu)。
改造時(shí)各軸滾珠絲杠的直徑一般都是與原T型絲杠直徑相近,絲杠導(dǎo)程在滿足機(jī)床改造后保證高速運(yùn)動(dòng)的前提下越小,對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)精度越有利。機(jī)床的傳動(dòng)精度在保證機(jī)床剛性的情況下,與絲杠副本身的精度和軸承布置形式有很大的關(guān)系,一般在普通機(jī)床改造中絲杠副選P4級(jí)即可滿足要求。絲杠副軸承常見的布置形式根據(jù)不同的需要可以分為以下幾種,如圖1。
圖1 絲杠副軸承的布置形式
(1).圖1-a中為一端固定,一端懸空的布置方式。這種安裝方式的承載能力小,軸向剛度低,僅適應(yīng)于X軸。
(2).圖1-b中為一端固定,一端支承的布置方式。這種安裝方式多在絲杠較長(zhǎng),轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合,在受力較大時(shí)還得增加角接觸球軸承得數(shù)量,轉(zhuǎn)速不高時(shí)多用更經(jīng)濟(jì)的推力球軸承代替角接觸球軸承,應(yīng)用于Z軸。
(2)、機(jī)床導(dǎo)軌
普通車床導(dǎo)軌大多采用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌,摩擦系數(shù)大,在使用一段時(shí)間后都會(huì)有不同程度的磨損,對(duì)機(jī)床傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性帶來很大的影響。因此在對(duì)其進(jìn)行數(shù)控化改造的同時(shí)必須針對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌狀況進(jìn)行必要的檢修處理,對(duì)于磨損較嚴(yán)重的更要進(jìn)行大修,即進(jìn)行磨削、淬火、貼塑、配刮等處理,并同時(shí)采用合理的潤(rùn)滑,充分保證其精度。
(3)、電機(jī)與絲杠的聯(lián)接
在滿足機(jī)床要求的前提下,為減少中間環(huán)節(jié)帶來的傳動(dòng)誤差,我們多將電機(jī)與絲杠副通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接,這要根據(jù)改造中實(shí)際情況來定。一般對(duì)于小型車床,由于空間尺寸有限,特別是X軸,電機(jī)與絲杠副不能直聯(lián),我們通過制造連接軸承座予以解決。
二.主軸部分的改造
主軸精度是零件加工精度的必要條件,因此在實(shí)際改造過程中,必須保證主軸精度的完好。普通車床通過嚙合不同的齒輪組來獲得不同的轉(zhuǎn)速,改造后可通過變頻電機(jī)及變頻器獲得無極變速,并保留原有高低速齒輪各一組以獲得較廣的轉(zhuǎn)速范圍及低速的大扭矩。實(shí)際應(yīng)用過程中還可去除多余不用傳動(dòng)鏈,以減少震動(dòng)等提高主軸精度穩(wěn)定性。
機(jī)床能否進(jìn)行螺紋加工是主軸部分?jǐn)?shù)控化改造的另一重要部分,傳統(tǒng)車床加工螺紋時(shí)往往是通過掛輪組來完成,操作起來十分麻煩。
我們通常在主軸末端或掛輪架處增裝一光電編碼器,其轉(zhuǎn)速與主軸轉(zhuǎn)速一致,主軸轉(zhuǎn)一周,光電碼盤轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),通過反饋給系統(tǒng)控制進(jìn)給軸與主軸的同步性,從而加工出理想螺距的螺紋。我們常用的1024線光電編碼器即可滿足要求。但是實(shí)際實(shí)用過程中齒輪傳動(dòng)會(huì)有一定間隙,實(shí)際轉(zhuǎn)速會(huì)和光電編碼器測(cè)量轉(zhuǎn)速有一定的誤差,如條件允許,可用同步帶把主軸與編碼器直連。
三.刀架部分的改造
普通車床的刀架改造一般采用電動(dòng)刀架。
電動(dòng)刀架可分為臥式轉(zhuǎn)塔刀架(一般安裝6~8把刀)和立式電動(dòng)刀架,立式電動(dòng)刀架有四工位,其中又有抬刀刀架(兩端齒盤)和免抬刀刀架(三端齒盤)之分。抬刀和免抬刀架可根據(jù)實(shí)際加工零件選擇,大負(fù)載重切削建議使用免抬刀架。
四.潤(rùn)滑部分的改造
老式傳統(tǒng)車床除主軸箱外,導(dǎo)軌、絲杠副、光桿等多用油槍定期注油潤(rùn)滑和油脂潤(rùn)滑,這對(duì)機(jī)床的導(dǎo)軌、絲杠副等的精度保持很不利,在同等驅(qū)動(dòng)下機(jī)床運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、靈活性也差一些。
在對(duì)這些機(jī)床改造時(shí)一般都要對(duì)其潤(rùn)滑部分進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng),一般主軸潤(rùn)滑方式不予變化。拖板采用稀油集中定量、定時(shí)供油潤(rùn)滑的方式,絲杠支承軸承一般采用油脂潤(rùn)滑,如特殊需要和供油充分的條件下也可采用稀油潤(rùn)滑。
五.機(jī)床防護(hù)
機(jī)床防護(hù)是對(duì)絲杠副、電機(jī)、走線等采取防護(hù)措施。這些措施是不可忽略的,它決定著改裝后機(jī)床的使用壽命??筛鶕?jù)具體情況設(shè)計(jì)相應(yīng)罩殼對(duì)絲杠副、電機(jī)的保護(hù),并增加擋屑裝置,值得一提的是走線的防護(hù)建議采用全封閉拖鏈,實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證實(shí),走線的不合理及缺少必要保護(hù)是電氣故障頻發(fā)的根源。
六.機(jī)床數(shù)控化改造的調(diào)試與試切.
機(jī)床經(jīng)過上述內(nèi)容的改造后基本完畢,但還需按要求設(shè)置系統(tǒng)各參數(shù),完成各種動(dòng)作試驗(yàn)(參考點(diǎn)建立,超行程報(bào)警,主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整等)、功能試驗(yàn)(直線切削,圓弧切削螺紋切削等)、空運(yùn)轉(zhuǎn)、不同負(fù)荷切削試驗(yàn),檢驗(yàn)機(jī)床數(shù)控化改造后是否滿足要求
以上是有關(guān)普通車床數(shù)控改造的介紹,經(jīng)過大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性。在進(jìn)行數(shù)控改造時(shí),應(yīng)該做好改造前的技術(shù)準(zhǔn)備。改造過程中,機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合。