普通机床的数控改造.pdf

应用技7 I ￡ 机械研究与应用 普通机床的数控改造 穆增峰 天津工业大学 机械电子学院， 天津3 o o 1 6 o 摘要 普通机床加工出来的产品大多存在着质量差、 品种少、 档次低、 成本高、 供货期长等问题， 在因内国外市场上缺 乏竞争力。介绍了普通机床数控化改造的意义和必要性， 重点阐述了普通机床的机械结构和数控操作系统 的改造， 可为相关技术改造提供参考。 关键词 机床 ； 数控化 ； 改造； 机械加工 中图分类号 T C , 6 5 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 4 4 1 4 2 0 1 0 0 2 0 1 4 202 Nu n e r i c a l c o n t r o l t r a n s f o r ma t i o n f o r n o r ma l ma c h i n e t o o l MU Ze n gf e n g S c h o o l m e c h a n i c a l a n d e l e c t r o n ic e n g i n e e r i n g， T i a n j i n p o l y t e c h n i c u n i v e r s i t y ， T i a n j i n 3 0 0 1 6 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p r o d u c t s ma d e b y c o mmo n ma c h i n e t o o l mo s t l y e x i s t ma n y d i s a d v a n t a g e s ，s u c h a 8 p o o r q u a l i t y t v a ri e t y o f s mall ， l o wg r a d e，h i g h c o o t ，d e l i v e r y，a l o n g p e r i o d a n d S O O i l ．I t l a c k s c o mp e t i t i v e n e s s i n t h e d o me s ti c a n d f o r e i g n ma r - k e t s ．1 1 h e m e a n i n g a n d i mp o r t a n c e o f N C t r a n s f o r ma t i o n o f c o mmo n ma c h i n e t o o l a r e i n t r o d u c e d ．1 1 l e t r a n s f o rm a t i o n o f me - c h a n i c a l s t r u c t u r e and NC o per a ti o n s y s t e m i s mn l y e l a b o r a t e d，w hic h C a l l p r o v i d e r e f e mn f o r r e l a t e d t e c h n i c a l i mp r o v e - me n t ． Ke y wo r d s ma c hin e t oo l ；NC；t r a n s f o rm a t i o n ；me c h a n i c a l p r o c e s s i n g 1 数控机床的概念及其发展历程 数字控制机床是指用数字代码形式的信息， 控制 刀具按给定的工作程序、 运动速度和轨迹进行 自 动加 工的机床， 简称数控机床。数控机床具有广泛的适应 性， 加工对象改变时只需要改变输入的程序指令； 加 工性能比一般 自动机床高 ， 可 以精确加工复杂型面， 因而适合于加工中小批量、 改型频繁、 精度要求高、 形 状又较复杂的工件 ， 并能获得良好的经济效果。随着 数控技术 的发展 ， 采用数控系统 的机床品种 日益增 多， 有车床、 铣床、 镗床、 钻床、 磨床、 齿轮加工机床和 电火花加工机床等H J 。 世界上第 l 台电子计算机诞生于1 9 4 6 年。这表 明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。 对于人类在农业、 工业生产中创造的那些只是增强体 力劳动的工具相比有了质的飞跃。为人类步人信息 时代奠定了坚实的基础。在 1 9 5 2年， 计算机技术已 应用到了机床上， 在美国诞生了第 1台数控机床。 1 9 7 4 年， 研制成功使用微处理器和半导体存贮器的 微型计算机数控装置， 这是第五代数控系统。第五代 与第三代相比， 数控装置的功能扩大了 1 倍， 而体积 则缩小为原来的 1 ／ 2 0 ， 价 格降低了近 3 ／ 4 ， 可靠性也 得到极大的提高。2 0世纪 8 0年代初， 随着计算机 软、 硬件技术的发展， 出现了能进行人机对话式 自 动 编制程序的数控装置； 数控装置愈趋小型化， 可以直 收稿 日期 2 0 1 00 3 2 6 作者简介 穆增 峰 1 9 8 7一 ， 男 ， 天津武清人 ， 研究方 向 数控方 向。 1 4 2 接安装在机床上； 数控机床的自动化程度进一步提 高， 具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 2 普通机床的数控化改造的意义及其必要性 2 ． 1 普通机床的数控化改造的意义 由于运用普通机床加工出来的产品大多存在着 质量差、 品种少、 档次低、 成本高、 供货期长等原因 ， 所 以普通机床的数控化改造具有相当的意义。 首先， 提高了生产的效率。原普通机床经数控化 改造后就可以实现加工自动化， 工作效率可比普通机 床提高 近五倍； 其次， 性能更稳定安全更可靠。因为 经改造的数控机床的各基础件经过长期工作， 几乎不 会产生因力变形而影响精度 ； 再次 ， 可 以为生产厂家 节省资金。普通机床的数控化改造和购买新 的普通 机床相比一般可以节省一半 以上的费用 ， 从大型的和 特殊的设备上更能看出； 最后， 对于复杂的零件而言 难度越高功效提高的越多。且可不用或少用工装， 不 但费用节约了且还可以缩短生产的准备时间。 2 ． 2 普通机床的数控化改造的必要性 在工业产品的生产中经常需要加工一些形状较 复杂、 精度要求较高的普通机床不能加工的零件。第 一 ，它可以加工出普通机床加工不了的曲线、 曲面等 复杂的零件。计算机有很强的运算能力， 可以快速准 确的计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量， 所以 可以加工出复杂的曲线、 曲面等复杂的零件； 第二， 加 机械研究与应用 工产品的精度较高 ， 尺寸误差小 ， 容易装配 ， 不需要再 进行修配 。由于加工的 自动化 ， 计算机还可以对刀具 的寿命进行管理 ， 不会因为刀具的磨损影响零件的精 度和一致性 ； 第三 ， 是加工产 品的 自动化 ， 效率可以比 普通的机床提高近七倍 。计算机拥有记忆 和存储功 能， 从而可以把输入的程序存储 下来 ， 然后根据程序 规定的 自动去执行 ， 实现加工的 自动化 ； 第 四， 它还拥 有 自动报警、 监控 、 补偿等多种 自动的功能 ， 从而可以 实现无人操作 的加工 ， 带来 的劳动生产率的提高和生 产时间的缩短等是 非常明显 的； 第 五， 还可 以实现多 道工序集 中， 减少 了频繁搬运被加工 的零件。在零件 装夹好以后 ， 可以实现多道工序的加工 。 3 普通机床 的数控化改造 数控机床一般 由输入输 出设备 、 C N C装置、 伺服 单元 、 驱动装 置、 可编程 控制器 P L C及 电气控 制装 置、 辅助装置 、 机床本体及测 量装置组成。如 图 1所 示是数控机床 的组成框图。其 中除机床本体之外 的 部分统称为计算机数控 C N C 系统。 计 算 机 数 控 系 统 一电 气 回 路 一 辅 助 装 置 兰 筐 图 1 数控机床的组成框图 3 ． 1 普通机床的机械化改造 普通机床的数控改造， 分为机械部分的改造和数 控操作系统的选择。改造 主要是对普通机床 的机械 结构进行创造性的改变 ， 最终使机床达到一个 比较理 想的状态。数控化机床是机电一体化的典型代表 ， 它 应 用 技 市 的机械结构和普通机床有很多相似。但现代的数控 化机床不是简单的给普通机床装备上数控的系统就 可以。也不是在普通机床的基础上， 仅对局部加以改 装而成。现代 的数控技术 ， 尤其是加工 中心 ， 无论是 其主传动系统 、 刀具 系统、 进给传动系统、 支 承部件 、 辅助功能等部件结构 ， 还是整 体布局 、 外 部造 型等都 发生了较大变化 ， 形成 了数控机床独特的机械结构。 3 ． 2 数控机床控制器及操作系统 当今市场上数控系统的种类较多 ， 选择前首先要 对将要进行改造的数控机床 自身功能有一个较充分 的认识 ， 可以根据价格 、 技术 、 服务等方面选择数控操 作系统 J 。在控制机械生产 的过程 中应运用 P L C数 字运算操作 电子 系统 的可编程逻辑控制器 。P L C是 一 种以微处理器为基础 的通用型 自动控制装置 ， 专为 在工业环境下应用而设计 。由于最初研制这种装置 的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制 ， 故称 其为可编程逻辑控制器。P L C己成 为数控机床不可 缺少的控制装置。操作系统和 P L C协调配合， 共同 完成对数控机床的控制。 4 数控 机床 的发展前 景 未来数控机床的类型将 比现在更加多样化 ， 多道 工序集中加工的数控机床的品种越来越多 ， 激光加工 等技术将应用在切削加工的机床上 ， 从而扩大多道工 序集中的工艺 范围， 数控机床 的 自动化程 度更加提 高 ， 且具有多种监控 的功能， 从而形成一个柔性制造 单元 ， 更便于纳人高度 自动化的柔性制造系统 中 J 。 参考文献 [ 1 ] 王雪松． 浅析普通机床的数控改造 [ J ] ． 科学创新导报， 2 0 0 8 2 1 0 2 ． [ 2 ] 王烈吉． 浅 析普通 机 床 的数 控 改造 及 其 发展 [ J ] ． 科 技 信息 ， 2 0 0 7 3 2 1 1 31 1 4 ． [ 3 ] 盛 晓敏． 邓 朝 晖先进 制造 技 术 [ M] ． 北京 机 械工 业 出版社 ， 2 o o 0． 【 上 接 第 1 3 9页 3 P C材料 的成型工艺P C原料要经过 8 1 2 h的干燥 ， 干燥温度为 1 1 0～1 2 0 C， 干燥后水分不 应大于0 ． 0 2 ％。注射机料筒的加热温度为 后段 2 1 0 ～ 2 4 0 ℃ ， 中段 2 3 0～ 2 8 0 ℃， 前段 2 6 0～ 3 0 0 o C， 喷嘴温 度为 2 7 0～ 2 9 0 ℃， 模具温度为 9 01 I O C， 成型时的 注射压力为 8 0～1 3 0 MP a ， 注射时 间为 2 0～ 9 0 s ， 螺杆 转速为 2 8 r ／ m i n 。制件的热处理 ， 通过退火热处理可 以消除齿轮 的内应力 ， 退火温度为 t 0 01 3 0 C。 5 结论 本模具结构特点 在塑料齿轮上面开设单个小针 点式浇 口， 型腔采用整体嵌入式 ， 型腔和型芯采用相 同的轴肩固定形式 ， 推 出形式 采用推管推 出； 通过 良 好 的注射成型工艺和产 品的热处理保证 了塑件 的形 状精度、 尺寸精度、 表面质量和力学性能， 模具维修比 较方便； 一模四腔， 保证了生产效率， 在生产中得到了 很好的效益。 参考文献 [ 1 ] 陈焕东． 延时抽芯机构的注射模设计[ J ] ． 机械研究与应用， 2 0 0 8 2 5 55 7 ． [ 2 ] 黎宴林 电池盒注射模具设计[ J ] ． 机械工程师 2 0 0 8 1 5 0 5 3 ． [ 3 ] 宋玉桓． 塑料注射模具设计手册[ M] ． 北京 航空工业出版社， 1 1 43