進(jìn)步機(jī)床的數(shù)控化率和數(shù)控改造案例分析
發(fā)布時(shí)間:2015-11-28 新聞來(lái)源:刀具英才網(wǎng)
一、數(shù)控改造的內(nèi)容
機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控改造主要內(nèi)容有:(1)恢復(fù)原功能,對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù);(2)NC化,在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置或加數(shù)控系統(tǒng);(3)翻新,為進(jìn)步精度、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)械部分重新裝配加工,恢復(fù)原精度;對(duì)其不能滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新;(4)技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,為進(jìn)步性能或檔次,或?yàn)榱耸褂眯鹿に、新技術(shù),在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新。
二、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)
l.向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展
基于PC所具有的開放性、低本錢、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn),更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī),來(lái)處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通訊等題目,由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控任務(wù)PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面,將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。在遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程診斷和維修的應(yīng)用將更加普遍。
2.向高速化和高精度化發(fā)展
3.向智能化方向發(fā)展
。1)應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過(guò)程中的重要信息,并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù),改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
(2)引進(jìn)專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工。將熟練工人和專家經(jīng)驗(yàn)、加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存進(jìn)系統(tǒng)中,以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐,建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。
(3)引進(jìn)故障診斷專家系統(tǒng)
。4)智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置?梢酝ㄟ^(guò)自動(dòng)識(shí)別負(fù)載和自動(dòng)調(diào)整參數(shù),使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài)。
三、數(shù)控系統(tǒng)的選擇
1.開環(huán)系統(tǒng)
該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。這種系統(tǒng)不需要位置和速度反饋,位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度和齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的精度,所以位移精度低。但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試維修方便、工作可靠、本錢低、易改裝成功。
2.閉環(huán)系統(tǒng)
該系統(tǒng)由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī),與給定值進(jìn)行比較,將兩者的差值放大并變換,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),以消除偏差。此系統(tǒng)復(fù)雜、本錢高、對(duì)環(huán)境溫度要求嚴(yán)。但系統(tǒng)精度高、速度快、功率大?筛鶕(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求,決定是否采用。
3.半閉環(huán)系統(tǒng)
半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上,間接丈量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)的部分元件的誤差,因此,其精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低,但是其結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。
當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司及廠家比較多,國(guó)外的如德國(guó)西門子公司、日本發(fā)那科公司;國(guó)內(nèi)的如中國(guó)珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)團(tuán)體公司、華中數(shù)控公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心等。選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和用戶的要求來(lái)確定。
四、機(jī)床數(shù)控改造主要步驟
1.改造方案的確定
。1)機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合。一般來(lái)說(shuō),需進(jìn)行電氣改造的機(jī)床,都需進(jìn)行機(jī)械修理。要確定修理的要求、范圍和內(nèi)容;也要確定因電氣改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求和內(nèi)容;還要確定電氣改造與機(jī)械修理、改造之間的交錯(cuò)時(shí)間要求。機(jī)械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)。
。2)先易后難、先局部后全局。確定改造步驟時(shí),應(yīng)把整個(gè)電氣部分改造分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行,待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完玉成系統(tǒng)工作。在每個(gè)子系統(tǒng)工作中,應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作,然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作,使人的留意力能集中到關(guān)鍵地方。
。3)根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng)。針對(duì)改造對(duì)象確定它的環(huán)境和條件,這對(duì)選擇電氣系統(tǒng)的防護(hù)、抗干擾、自冷卻及空氣過(guò)濾等性能可提供正確的依據(jù)。電氣系統(tǒng)選擇時(shí)還必須考慮成熟產(chǎn)品,它們性能應(yīng)公道實(shí)用、有備件可提供維修支持、功能可滿足當(dāng)前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展要求等。
。4)落實(shí)參與改造的職員和責(zé)任。
(5)改造范圍與周期的確定。
2.改造的技術(shù)預(yù)備
。1)機(jī)械部分預(yù)備。為配合電氣改造的機(jī)械大修工作應(yīng)先期完成。同時(shí)對(duì)需拆、改和加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃,要與整個(gè)改造工作銜接得當(dāng)。
。2)新系統(tǒng)電氣資料消化。
。3)新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。根據(jù)每臺(tái)設(shè)備改造范圍不同,需事先設(shè)計(jì)接口部分轉(zhuǎn)換,若全部改造的,應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)電轉(zhuǎn)換接口、操縱面板控制與配置、互聯(lián)部分接點(diǎn)、參數(shù)丈量點(diǎn)、維修位置等。要求操縱與維修方便公道、線路走向通順、中小連接點(diǎn)少、強(qiáng)弱電干擾最小、備有適當(dāng)裕量等。局部改造的,還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等,必要時(shí)需自行制作轉(zhuǎn)換接口。
(4)操縱和編程職員的技術(shù)培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容一般應(yīng)包括①新的操縱面板配置、功能、指示含義;②新系統(tǒng)的功能范圍、使用方法及與舊系統(tǒng)的差別;③維護(hù)保養(yǎng)要求;④編程標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化編程等。重點(diǎn)是弄懂、弄通操縱說(shuō)明書和編程說(shuō)明書。
。5)調(diào)試步驟與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的確定。調(diào)試工作應(yīng)由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行,其他職員配合。調(diào)試步驟可從簡(jiǎn)到繁,從小到大,從外到里進(jìn)行,也可先局部后全局,先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進(jìn)行。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的制定必須實(shí)事求是,過(guò)高或過(guò)低的標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)對(duì)改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響。
3.改造的實(shí)施
(1)原機(jī)床的全面保養(yǎng)。原機(jī)床經(jīng)長(zhǎng)期使用后,需要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次,應(yīng)對(duì)機(jī)床作一次改前的幾何精度、尺寸精度丈量,并記錄在案。這樣既可對(duì)改造工作起指導(dǎo)參考作用,又可在改造結(jié)束時(shí)作對(duì)比分析用。
。2)保存的電氣部分最佳化調(diào)整。若對(duì)電氣系統(tǒng)作局部改造,則應(yīng)對(duì)保存電氣部分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整,如強(qiáng)電部分的零件更換、電機(jī)的保養(yǎng)、變壓器的烘干盡緣、污染的清潔、透風(fēng)冷卻裝置的清洗、伺服驅(qū)動(dòng)裝置的最佳化調(diào)整、老化電線電纜的更新、連接件的緊固等。只有對(duì)保存的電氣部分做好過(guò)細(xì)的最佳化調(diào)整,才能保證改造后的機(jī)床有較低的故障率。
。3)原系統(tǒng)拆除。原系統(tǒng)的拆除必須對(duì)照原圖紙仔細(xì)進(jìn)行,及時(shí)在圖紙上作出標(biāo)記,防止遺漏或過(guò)拆。在拆的過(guò)程中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的欠缺之處,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充與修正。拆下的系統(tǒng)要妥善保管,以備萬(wàn)一改造不成功時(shí)恢復(fù)使用。還有一定使用價(jià)值的,可作備件。
。4)公道安排新系統(tǒng)位置及布線。連線工作必須分工明確,有一人復(fù)查檢驗(yàn),以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無(wú)誤、可靠美觀。
。5)調(diào)試。調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度,防止人身和設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)必須清理干凈;各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)拖板處于全行程中心位置;能空載試驗(yàn)的,先空載后加載;能模擬試驗(yàn)的,先模擬后實(shí)動(dòng);能手動(dòng)的,先手動(dòng)后自動(dòng)。
4.驗(yàn)收及后期工作
。1)機(jī)床機(jī)械性能驗(yàn)收。機(jī)床的各項(xiàng)機(jī)械性能應(yīng)達(dá)到要求,幾何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。
(2)電氣控制功能和控制精度驗(yàn)收。電氣控制的各項(xiàng)功能必須達(dá)到動(dòng)作正常、靈敏可靠?刂凭葢(yīng)用系統(tǒng)本身的功能(如步進(jìn)尺寸等)與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量用具(如激光干涉儀、坐標(biāo)丈量?jī)x等)對(duì)照檢查,達(dá)到精度范圍之內(nèi)。同時(shí)還應(yīng)與改造前機(jī)床的各項(xiàng)功能和精度作出對(duì)比,獲得量化的指標(biāo)差。
。3)試件切削驗(yàn)收?梢詤⒄諊(guó)內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機(jī)床切削試件標(biāo)準(zhǔn),在有資格的操縱工、編程職員配合下進(jìn)行試切削。試件切削可驗(yàn)收機(jī)床剛度、切削力、噪聲、運(yùn)動(dòng)軌跡、關(guān)聯(lián)動(dòng)作等,一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用。
(4)圖紙、資料驗(yàn)收。機(jī)床改造完后,應(yīng)及時(shí)將圖紙、資料、改造檔案匯總、整理、移交進(jìn)檔。這對(duì)該設(shè)備的今后穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。
。5)總結(jié)、進(jìn)步。
五、數(shù)控改造實(shí)例
1.用西門子810M改造X53銑床
1998年,公司投進(jìn)20萬(wàn)元,用德國(guó)西門子810M數(shù)控系統(tǒng)、611A交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)公司的一臺(tái)型號(hào)為X53的銑床進(jìn)行X、Y、Z三軸數(shù)控改造。保存了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。改造的三軸在機(jī)械上采用了滾珠絲杠及齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、PLC程序的編制與調(diào)試、機(jī)床大修、整機(jī)的安裝和調(diào)試。銑床改造后,加工有效行程X、Y、Z軸分別為880mm、270mm、280mm;最大速度X、Y、Z軸分別為5000mm/min、1500mm/min、800mm/min;點(diǎn)動(dòng)速度X、Y、Z軸分別為3000mm/min、1000mm/min、500mm/min;機(jī)床加工精度達(dá)到士0.001mm。機(jī)床的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)可完成各種復(fù)雜曲線或曲面的加工。
2.用GSK980T和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造C6140車工
1999年,公司投進(jìn)了8萬(wàn)元,采用廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的GSK980T數(shù)控系統(tǒng)、DY3混合式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)公司的一臺(tái)加長(zhǎng)C6140車床的X、Z兩軸進(jìn)行改造。保存了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。改造的兩軸在機(jī)械上采用了滾珠絲杠及同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、機(jī)床大修及整機(jī)的安裝和調(diào)試。車床改造后,加工有效行程X、Z軸分別為390mm、1400mm;最大速度X、Z軸分別為1200mm/min,3000mm/min;點(diǎn)動(dòng)速度為400mm/min;點(diǎn)動(dòng)快速X、Z軸分別為1200mm/min、3000mm/min;機(jī)床最小移動(dòng)單位為0.001mm。
六、數(shù)控改造中的題目和建議
1.數(shù)控改造中的題目
通過(guò)幾臺(tái)機(jī)床的數(shù)控改造工作后,發(fā)現(xiàn)工作中也存在很多題目,主要表現(xiàn)在:(1)各部分、開發(fā)職員職責(zé)不明朗、組織混亂,嚴(yán)重影響了改造進(jìn)度;(2)制定的工作進(jìn)程和計(jì)劃大多只是憑經(jīng)驗(yàn)制定,不太公道;(3)相關(guān)職員的培訓(xùn)工作沒有到位,導(dǎo)致機(jī)床改造后出現(xiàn)工藝職員不會(huì)編程、操縱職員對(duì)機(jī)床操縱不熟練等題目。
2.數(shù)控改造建議
(1)負(fù)責(zé)改造的員工職責(zé)明確,獎(jiǎng)罰分明,充分調(diào)動(dòng)員工的積極性;培養(yǎng)一批高素質(zhì)的應(yīng)用和維護(hù)職員,選派職員外出進(jìn)修,學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù);(2)要注重用戶使用、維護(hù)數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn),建立國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)資源庫(kù)。建立技術(shù)資料檔案,做好備品配件工作。
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