普通車床的數(shù)控改造和可行性論證

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對于普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造,，在考慮總體設(shè)計方案時,，應(yīng)遵循的原則是：在滿足設(shè)計要求的前途下,，對機床的改動應(yīng)盡可能的少,，以降低成本,。 一,、車床的數(shù)控改造
* y. l  B7 s! w2 z) b/ s# D( i1,、數(shù)控機床工作原理及組成
9 p' B; o7 _( @4 |1）數(shù)控機床工作原理：
    數(shù)控機床加工零件時,，首先應(yīng)編制零件的加工程序，這是數(shù)控機床的工作指令,。將加工程序輸入到數(shù)控裝置,，再由數(shù)控裝置控制機床主運動的變化、起停,，進給運動的方向,、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻潤滑的開,、關(guān)等動作,，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴格的按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作,，從而加工出符合要求的零件,。
. g; }& C& j3 S5 {8 u( a2）數(shù)控機床的組成：
    數(shù)控機床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置,、伺服系統(tǒng)和機床本體等四部分組成
4 ~4 {, U, @  M5 v% j  H2 n. v2,、設(shè)計內(nèi)容及任務(wù)
    普通車床（C618）的數(shù)控改造設(shè)計內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗證、機械改造部分的設(shè)計計算（包括縱向,、橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計與計算）,、主運動自動變速原理及改造后的機床傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計、機床調(diào)速電動機控制電路的設(shè)計,、電磁離合器的設(shè)計計算,。。
4 a5 k5 p" j3 B7 n    本設(shè)計任務(wù)是對C618臥式車床進行數(shù)控化改造,，實現(xiàn)微機對車床的數(shù)控化控制,。利用微機對車床的縱向、橫向進給系統(tǒng)進行數(shù)字控制,，并要達到縱向最小運動單位為0.01 /脈沖,，橫向最小運動單位0.005 /脈沖，主運動要實現(xiàn)自動變速,，刀架要改造成自動控制的自動轉(zhuǎn)位刀架,，要能自動的切削螺紋,。
3、數(shù)控部分的設(shè)計改造
# r; f5 |% M/ F$ y$ q8 D: T1）數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定
    數(shù)控系統(tǒng)按其運動軌跡可分為：點位控制系統(tǒng),、連續(xù)控制系統(tǒng)。點位控制系統(tǒng)只要求控制刀具從一點移到另外一點的位置,，而對于運動軌跡原則上不加控制,。連續(xù)控制系統(tǒng)能對兩個或兩個以上坐標方向的位移進行嚴格的不間斷的控制。由于C618車床要加工復(fù)雜輪廓零件,，所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng),。
2）伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計改造
    數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng),、閉環(huán)伺服系統(tǒng),。
& F3 E0 z7 ?1 i閉環(huán)控制方案的優(yōu)點是可以達到和好的機床精度，能補償機械傳動系統(tǒng)中的各種誤差,，消除間隙,、干擾等對加工精度的影響。但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、技術(shù)難度大,、調(diào)式和維修困難、造價高,。
    半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬,，過載能力強，又采用反饋控制,，因此性能遠優(yōu)于以步進電動機驅(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng),。但是，采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜,，設(shè)計上也要有其自身的特點,，技術(shù)難度較大。
6 w9 D, m, P* P/ e4 o8 x開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路,，因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差,，但其結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整,，所以常用于精度要求不高的場合,。
    經(jīng)過上序比較，由于所改造的C618車床的目標加工精度要求不高,，所以決定采用開環(huán)控制系統(tǒng),。
3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計
    數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成，硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ),，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能,。
    數(shù)控裝置的設(shè)計方案通常有：
●可以全部自己設(shè)計制作
7 K/ |1 Q9 w* f( S( c" [( m●可以采用單板機或STD模塊或工控機改制
●可以選用現(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應(yīng)化改動
) ~: ~; U% w* c6 b+ H; d7 y3 h2 B" o/ f    在普通機床的經(jīng)濟型數(shù)控改造中,，由于第一種設(shè)計周期較長且不經(jīng)濟，同時質(zhì)量也難于保證,。第二種則更加不經(jīng)濟,。所以不課程設(shè)計將采取第三鐘方案。
, r* N4 \( g$ u5 q4,、機械改造部分的設(shè)計
' @6 M1 j7 S- a: {& l9 e9 X9 I1）主傳動部分的改造設(shè)計
5 l. u# Y. r6 R) z( M1 p    將原機床的主軸電動機換成變頻調(diào)速電動機,，無級調(diào)速部分由變頻器控制。將原機床的主軸手動變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機構(gòu),。改造后使其主運動和進給運動分離,，主軸電動機的作用只是帶動主軸旋轉(zhuǎn)。
" y- O, e" e) j% s: r2）進給機構(gòu)的改造
    將原機床的掛輪機構(gòu),、進給箱,、溜板箱、滑動絲杠,、光杠等全部拆除,。縱向,、橫向進給以步進電動機作為驅(qū)動元件經(jīng)一級齒輪減速后,，由滾珠絲杠傳動。
3）其它部件的改造
    刀架部分：拆除原手動刀架和小拖板,，安裝由微機控制的四工位電動機刀架,，該刀架具有重復(fù)定位精度高、剛性好,、使用壽命長,、工藝性好等優(yōu)點。
二,、可行性論證
( J4 g7 A* ~& `4 I5 n8 p3 i    根據(jù)《自動化制造系統(tǒng)》,，可行性論證使用戶建造自動化制造系統(tǒng)項目前所進行的技術(shù)和經(jīng)濟性分析報告，是上級主管部門審定和批準立項的基本依據(jù),。同樣,，在進行普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造之前進行合理的、科學(xué)的可行性論證是必要的,。
* L  S& F4 ]" |8 o    根據(jù)傳統(tǒng)的論證方法,，普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造的可行性論證應(yīng)圍繞以下幾個方面進行，即企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀及存在的問題分析,，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標,，改造的基礎(chǔ)條件、目標,、技術(shù)方案,、投資概算,、效益分析，改造后車床的實施計劃,，結(jié)論等,。
6 u( t( S% A; o  F8 z    由于本設(shè)計僅作為大學(xué)本科生的畢業(yè)設(shè)計，故在此,，設(shè)計者僅對改造的投資概算作一簡要的可行性論證,。
本改造設(shè)計是對普通車床C618進行經(jīng)濟型數(shù)控改造。在改造設(shè)計中,，采用的是廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的GSK980T型數(shù)控系統(tǒng)，加上兩臺伺服電機,，兩套滾珠絲杠副和相配的傳動部分以及齒輪副,，一臺變頻調(diào)速電動機，四個電磁離合器以及主傳動部分的齒輪副,。這樣設(shè)備改造費用和舊設(shè)備費用總計不會超過15萬元,。因此，對普通車床作經(jīng)濟型數(shù)控改造適合我國國情,，是國內(nèi)企業(yè)提高車床的自動化能力和精密程度的有效選擇,。它具有一定的典型性和實用性。