立式车床的数控化设计

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SV630
机 床 采 用 整 体 铸 造 床 身 及 底 座 ,纵 横 向 导 轨 均 采 用 双 矩 形 导 轨 ,滑 动 面 贴 塑 ,摩 擦 因 数 小 ,运 动 灵 活 ,定 位 及 重 复 定 位 精 度 高 ;刀 架 通 过 伺 服 电 机 及 滚 珠 丝 杠 驱 动 ,可 实 现 两 坐 标 联 动 ,具 备 加 工 外 圆 、端 面 、圆 锥 面 、圆 弧 面 的 功 能 ;主 轴 采 用 变 频 调 速 ,便 于 用 户 根 据 工 件 直 径 大 小 选 择 相 应 的 主 轴 转 速 ;纵 、 横 向 进 给 采 用 交 流 伺 服 电 机 驱 动 的 广 州 数 控 系 统 ,根 据 零 件 的 不 同 加 工 工 艺 要 求 编 制 工 作 程 序 ,实 现 自 动 加 工 ;机 床 配 有 磁 性 排 屑 器 ,实 现 自 动 排 屑 ;机 床 防 护 采 用 封 闭 防 护 ,具 有 较 好 的 安 全 性 及 宜 人 性 。 机 床 整 体 造 型 如 图 1所 示 。
图 1
SV630
型 立 式 数 控 车 床 外 观 图
收 稿 日 期 :2011 - 08 - 31 作 者 简 介 :贺 平 平 ( 1981 — ) ,女 ,硕 士 ,讲 师 ,主 要 研 究 方 向 为 机 械 设 计 、制 造 。E - mail:24524100@ qq com。
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与 SJT 系 驱 动 器 相 配 ,采 用 的 列 伺 服 电 机 具 有 以 下 技 术 特 点 :( 1 )电 机 低 速 特 性 好 ,调 速 比 大 于 1∶ 10 000 ;( 2 )介 电 强 度 和 绝 缘 电 阻 高 ,使 用 安 全 ; ( 3 )过 载 能 力 强 ,瞬 间 转 矩 可 达 额 定 转 矩 的 8倍 。 4 性 能 及 经 济 性 分 析 根 据 实 用 性 和 快 速 性 ,机 床 调 试 分 为 数 控 系 统 的 连 接 检 查 、通 电 试 车 (技 术 指 标 的 测 试 、进 给 性 能 测 试 )和 机 床 精 度 检 验 。数 控 系 统 技 术 测 试 是 系 统 功 能 和 机 床 精 度 的 测 试 ,检 验 项 目 是 主 轴 和 导 轨 。机 床 改 造 后 ,最 大 切 削 直 径 达 到 大 加 工 高 550 mm,最 度 达 到 350 mm,最 大 回 转 旋 径 为 轴 转 650 mm,主 速 范 围 为 20 ~ 800 r / min,加 工 精 度 达 到 IT6 级 ,粗 糙 度 达 到 Ra1 6 ,定 0 012 mm,重 位 精 度 (x / z)轴 为 复 定 位 精 度 (x / z )轴 0 005 mm。经 为 数 控 改 造 后 , 机 床 的 技 术 性 能 得 到 了 提 升 ,确 保 设 备 高 精 度 、高 性 能 、高 效 率 地 满 足 各 种 加 工 的 需 要 。机 床 占 地 面 积 小 ,非 常 适 合 于 加 工 线 的 排 列 。最 后 进 行 试 加 工 ,发 现 加 工 范 围 扩 大 了 ,检 测 零 件 加 工 尺 寸 全 部 符 合 标 准 。说 明 SV630 立 式 数 控 车 床 的 数 控 化 改 造 达 到 了 预 期 的 功 能 和 精 度 ,在 可 靠 性 和 操 作 宜 人 性 等 方 面 远 远 优 于 原 机 床 。 数 控 化 改 造 后 的 立 式 车 床 既 能 适 用 于 材 质 为 普 钢 、锻 钢 、合 金 铸 铁 、高 速 钢 、高 铬 钢 等 工 件 的 粗 、 精 加 工 ,又 能 完 成 外 圆 、内 孔 、端 面 、圆 锥 面 、内 外 螺 纹 、圆 弧 及 各 种 曲 线 复 合 轮 廓 的 高 质 量 、高 效 自 动 切 削 ,极 大 地 满 足 了 用 户 加 工 工 件 形 状 复 杂 、高 质 量 、高 效 率 、加 工 周 期 短 、应 变 能 力 强 的 要 求 ,方 便 了 操 作 ,提 高 了 生 产 效 率 ,降 低 了 生 产 成 本 。 经 用 户 使 用 证 明 :数 控 化 改 造 后 的 立 式 数 控 车 床 运 行 良 好 ,为 利 用 新 技 术 改 造 旧 设 备 、挖 掘 现 有 设 备 能 力 提 供 了 一 个 很 好 的 途 径 ,真 正 走 出 了 一 条 “少 投 入 、快 产 出 、高 起 点 、高 效 益 ”的 技 术 改 造 路 子 。 参 考 文 献 :
贺 平 平 ,邢 艳 辉
数 控 立 式 车 床 是 根 据 企 业 的 需 求 对 普 通 立 式 车 床 进 行 了 数 控 化 改 造 ,为 半 精 、精 加 工 轮 毂 、制 动 鼓 、制 动 盘 等 盘 套 类 及 短 轴 类 零 件 而 设 计 的 数 控 机 床 ;在 该 机 床 上 还 可 以 完 成 外 圆 、端 面 、圆 弧 面 、正 反 锥 面 的 加 工 ,适 用 于 各 种 盘 套 类 及 短 轴 类 零 件 的 中 小 批 量 生 产 ;如 果 配 上 主 轴 编 码 器 (选 配 功 能 ) ,可 以 进 行 螺 纹 加 工 。经 运 行 证 明 :该 机 床 技 术 指 标 完 全 达 到 商 家 要 求 ,这 为 利 用 新 技 术 改 造 旧 设 备 、挖 掘 设 备 能 力 提 供 了 很 好 的 实 践 经 验 。 1 机 床 总 体 方 案 的 确 定 1 1 机 床 的 结 构 与 参 数
100 1 100 1 = 1 / 12 i2 = = 1 / 7 5 × × 200 6 125 6 50 Hz 1 1 = 125 r / min 1 500 × = 200 r / min 1 500 × 12 7 5 i1 =
时 相 应 的 主 轴 计 算 转 速 分 别 为 :
数 控 立 式 车 床 的 刀 架 带 有 纵 横 向 驱 动 电 机 ,纵 横 向 伺 服 电 机 通 过 滚 珠 丝 杠 带 动 滑 板 使 刀 架 进 行 各 种 运 动 ;丝 杠 为 垫 片 式 可 调 整 ,能 有 效 消 除 回 程 间 隙 ;刀 架 通 过 数 字 控 制 可 实 现 两 个 坐 标 的 单 动 或 联 动 ,实 现 圆 柱 面 、圆 锥 面 、圆 弧 面 等 的 切 削 。 2 数 控 系 统 的 设 计 在 详 细 了 解 国 内 外 数 控 系 统 的 特 点 及 性 能 价 格 比 等 指 标 的 基 础 上 ,根 据 立 式 车 床 的 功 能 要 求 ,选 择 比 较 适 合 的 广 州 数 控 系 统 。 广 州 数 控 研 制 的 新 一 代 普 及 型 车 床 CNC GSK980TA 的 升 级 产 品 ,采 用 了 32 位 高 GSK980TD 是 性 能 CPU 和 超 大 规 模 可 编 程 器 件 FPGA,运 用 实 时 多
控 立 式 车 床 是 根 据 企 业 的 需 求 对 普 通 立 式 车 床 进 行 数 控 化 改 造 ,为 半 精 、精 加 工 轮 毂 、制 动 鼓 、制 动 摘 要 :SV630 数 盘 等 盘 套 类 及 短 轴 类 零 件 而 设 计 的 数 控 机 床 。主 要 介 绍 SV630 数 控 立 式 车 床 机 床 整 体 结 构 、主 传 动 系 统 、数 控 系 统 以 及 机 床 电 气 系 统 等 。在 花 费 较 低 成 本 的 基 础 上 ,改 造 后 的 该 立 式 车 床 加 工 高 度 高 ,可 满 足 产 品 加 工 需 求 。 关 键 词 :立 式 车 床 ;数 控 化 设 计 中 图 分 类 号 :TH16 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 :1001 - 3881 ( 2012 ) 20 - 173 - 3
SV630
机 床 与 液 压
第 40 卷
主 电 机 由 变 频 器 控 制 ,通 过 改 变 变 频 器 的 输 出 频 率 ,使 主 轴 实 现 无 级 变 速 ,且 传 动 链 短 、传 动 件 少 。 根 据 SV630 数 控 立 式 车 床 主 传 动 系 统 的 要 求 ,设 计 了 主 传 动 系 统 减 速 器 ,把 电 机 的 高 转 速 经 过 二 级 减 速 转 化 成 车 床 主 轴 的 转 速 ,减 速 箱 经 过 两 对 斜 齿 轮 28 23 降 速 ,其 传 动 比 为 2 × = 1 / 6 ,其 结 构 图 如 图 1 2 机 床 主 传 动 系 统 的 设 计 56 69 SV630 型 立 式 数 控 车 床 的 主 轴 箱 与 机 床 底 座 为 一 所 示 。
SV630
图 2
SV630
型 立 式 数 控 车 床 主 减 速 器 结 构 图
任 务 控 制 技 术 和 硬 件 插 补 技 术 ,实 现 微 米 级 精 度 运 动 PLC 逻 辑 控 制 ,同 时 具 备 以 下 特 点 : 控 制 和 ( 1 ) x、z 二 轴 联 动 、微 米 级 插 补 精 度 ,最 高 速 度 16 m / min ( 可 选 配 30 m / min ) 。 ( 2 )内 置 式 PLC,可 实 现 各 种 自 动 刀 架 、主 轴 自 动 换 挡 等 控 制 ,梯 形 图 可 编 辑 、上 传 、下 载 ;I / O 口 可 扩 展 ( 选 配 功 能 ) 。 ( 3 )具 有 螺 距 误 差 补 偿 、反 向 间 隙 补 偿 、刀 具 长 度 补 偿 、刀 尖 半 径 补 偿 功 能 。 ( 4 )采 用 S型 、指 数 型 加 减 速 控 制 ,适 应 高 速 、 高 精 加 工 。 ( 5 )具 /多 有 攻 丝 功 能 ,可 车 削 公 英 制 单 头 头 直
第 20 期
贺 平 平 等 :立 式 车 床 的 数 控 化 设 计
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螺 纹 、锥 螺 纹 、端 面 螺 纹 ,变 螺 距 螺 纹 ,螺 纹 退 尾 长 度 、角 度 和 速 度 特 性 可 设 定 ,高 速 退 尾 处 理 。 ( 6 )集 成 中 文 、英 文 显 示 界 面 ,由 参 数 选 择 。 ( 7 )零 件 程 序 全 屏 幕 编 辑 ,可 存 储 6 144 kB、 384 个 零 件 程 序 。 ( 8 )提 供 多 级 操 作 密 码 功 能 ,方 便 设 备 管 理 。 ( 9 )支 持 CNC 与 PC、CNC 与 CNC 间 双 向 通 讯 , CNC 软 件 、PLC 程 序 可 通 讯 升 级 。 ( 10 )安 装 尺 寸 、电 气 接 口 、指 令 系 统 、操 作 显 示 界 面 与 980TA 兼 容 。 SV630 型 x轴 z轴 立 式 车 床 的 和 为 联 动 轴 ,属 于 2轴 CNC。GSK980TD 具 联 动 有 直 线 、圆 弧 和 螺 纹 插 补 功 能 。采 用 螺 纹 插 补 方 式 时 ,进 给 轴 跟 随 主 轴 旋 转 运 动 ,主 轴 旋 转 一 周 螺 纹 切 削 的 长 轴 移 动 一 个 螺 距 , 短 轴 与 长 轴 进 行 直 线 插 补 。 3 SV630 数 控 立 车 电 气 系 统 的 设 计 电 气 系 统 的 优 劣 对 数 控 机 床 控 制 的 优 化 非 常 重 要 。根 据 使 用 的 目 的 和 要 求 ,SV630 数 控 立 式 车 床 采 用 下 面 所 述 的 电 气 控 制 系 统 :数 控 滑 台 移 动 由 伺 服 电 机 控 制 ,主 轴 由 NC 模 拟 电 压 输 出 端 口 提 供 的 模 拟 电 压 通 过 变 频 器 控 制 ,主 轴 速 度 设 定 范 围 为 0 ~ 400 他 电 动 机 仍 为 接 触 器 、继 电 器 控 制 ,主 回 r / min。其 路 电 压 为 三 相 AC 380 V,50 Hz;交 流 控 制 回 路 为 AC 110 V;机 床 工 作 照 明 及 信 号 指 示 回 路 为 AC 24 V, 小 按 钮 板 上 的 指 示 灯 电 源 为 稳 压 直 流 24 V;数 控 系 统 由 隔 离 的 交 流 220 V 供 电 ;电 磁 阀 由 整 流 装 置 提 供 的 直 流 24 V 电 源 供 电 ;稳 压 直 流 24 V 电 源 用 于 电 动 刀 塔 的 信 号 回 路 、直 流 中 间 继 电 器 及 PLC 输 入 输 出 信 号 ,由 数 控 系 统 提 供 。控 制 系 统 设 有 过 载 及 短 路 保 护 。机 床 完 整 的 电 气 线 路 图 如 图 3所 示 。
1 机 表 床 的 主 参 数 及 动 力 参 数 最 大 切 削 直 径 500 mm 最 大 回 转 旋 径 630 mm 主 轴 转 速 变 频 调 速 , 无 级 主 轴 转 速 范 围 20 ~ 800 r / min 9 m / min, 9 m / min 最 大 快 移 速 度 纵 向 : 横 向 : 最 大 行 程 纵 向 : 550 mm, 横 向 : 300 + 50 mm 主 电 机 功 率 11 kW, 变 频 电 机 主 轴 头 部 尺 寸 A2 - 11 130SJTM10025 , 15 N· m, 横 向 : 伺 服 电 机 型 号纵 向 : 130SJT10025B( 带 制 动 ) , 15 N· m 粗 糙 度 Ra1 6 经 济 加 工 精 度 IT6 机 床 外 观 尺 寸 1 650 mm × 2 100 mm × 2 800 mm 5 5 t 机 床 质 量 约
2012 40
10 月 年 第卷 20 期 第
机 床 与 液 压
MACHINE TOOL & HYDRAULICS
Qct. 2012 Vol 40 No 20
DOI 10. 3969 / j issn 1001 - 3881 2012 20 053

立Baidu Nhomakorabea车床的数控化设计
(三 门 峡 职 业 技 术 学 院 机 电 工 程 系 ,河 南 三 门 峡 472000 )
1所 型 机 床 的 主 参 数 及 动 力 参 数 如 表 示 。
体 ,增 加 了 主 轴 箱 的 刚 性 。主 轴 广 泛 采 用 变 频 调 速 传 动 ,主 电 机 通 过 三 角 皮 带 、减 速 箱 驱 动 主 轴 ,从 而 使 主 轴 旋 转 ,主 电 机 上 皮 带 轮 直 径 为 100 mm;减 I 速 箱 轴 上 配 有 直 径 为 200 mm 的 皮 带 轮 A及 直 径 为 125 mm 的 皮 带 轮 B;通 过 更 换 皮 带 轮 A及 皮 带 轮 B,使 主 传 动 系 统 具 有 两 种 传 动 比 :
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