核心提示:
一、數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性,而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。
1.1可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。
由于計算機有高超的運算能力,可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量,因此可以復合成復雜的曲線或曲面。
1.2可以實現(xiàn)加工的自動化,而且是柔性自動化,從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3~7倍。
由于計算機有記憶和存儲能力,可以將輸入的程序記住和存儲下來,然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行,從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序,就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化,從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化,故被稱為實現(xiàn)了"柔性自動化"。
1.3加工零件的精度高,尺寸分散度小,使裝配容易,不再需要"修配"。
1.4可實現(xiàn)多工序的集中,減少零件在機床間的頻繁搬運。
1.5由以上五條派生的好處。如:降低了工人的勞動強度,節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床),減少了工裝,縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對市場需求作出快速反應等等。
以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的,是一個極為重大的突破。此外,機床數(shù)控化還是推行fmc(柔性制造單元)、fms(柔性制造系統(tǒng))以及cims(計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。
二、數(shù)控化改造的內(nèi)容
2.1恢復原功能,對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復;
2.2cnc化,在普通機床上加數(shù)顯裝置,或加數(shù)控系統(tǒng),改造成nc機床、cnc機床;
2.3翻新,為提高精度、效率和自動化程度,對機械、電氣部分進行翻新,對機械部分重新裝配加工,恢復原精度;對其不滿足生產(chǎn)要求的cnc系統(tǒng)以最新cnc進行更新;
2.4技術更新或技術創(chuàng)新,為提高性能或檔次,或為了使用新工藝、新技術,在原有基礎上較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
三、數(shù)控化改造的特點
3.1減少投資額、交貨期短
同購置新機床相比,一般可以節(jié)省60%~80%的費用,改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造,只花新機床購置費用的1/3,交貨期短。但有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢,往往改造成本提高2~3倍,與購置新機床相比,只能節(jié)省投資50%左右。
3.2機械性能穩(wěn)定可靠,結(jié)構受限
所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件,而不是那種焊接構件,改造后的機床性能高、質(zhì)量好,可以作為新設備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結(jié)構的限制,不宜做突破性的改造。
3.3熟悉了解設備、便于操作維修
購買新設備時,不了解新設備是否能滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計算出機床的加工能力;另外,由于多年使用,操作者對機床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓時間短,見效快。改造的機床一安裝好,就可以實現(xiàn)全負荷運轉(zhuǎn)。
3.4可充分利用現(xiàn)有的條件
可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。
3.5可以采用最新的控制技術
可根據(jù)技術革新的發(fā)展速度,及時地提高生產(chǎn)設備的自動化水平和效率,提高設備質(zhì)量和檔次,將舊機床改成當今水平的機床。
[$page] 四、數(shù)控系統(tǒng)的選擇
數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型,改造時,應根據(jù)具體情況進行選擇。4.1、步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)(滿足大部分機床的改造需要,價格便宜。)
該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖,經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后,使步進電機轉(zhuǎn)動,通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序,便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端,故稱之為開環(huán)系統(tǒng),該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度,齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度,所以系統(tǒng)的位移精度較低。
該系統(tǒng)結(jié)構簡單,調(diào)試維修方便,工作可靠,成本低,易改裝成功。
4.2、異步電動機或直流電機拖動,光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
4.3、交/直流伺服電機拖動,編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
當前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多,國外著名公司的如siemens公司、fanuc公司;國內(nèi)著名公司如仁和公司(經(jīng)濟實用型)和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心等。選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅(qū)動電機的功率和用戶的要求。
五、數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討
一臺新的數(shù)控機床,在設計上要達到:有高的靜動態(tài)剛度;運動副之間的
1.1可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。
由于計算機有高超的運算能力,可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量,因此可以復合成復雜的曲線或曲面。
1.2可以實現(xiàn)加工的自動化,而且是柔性自動化,從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3~7倍。
由于計算機有記憶和存儲能力,可以將輸入的程序記住和存儲下來,然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行,從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序,就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化,從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化,故被稱為實現(xiàn)了"柔性自動化"。
1.3加工零件的精度高,尺寸分散度小,使裝配容易,不再需要"修配"。
1.4可實現(xiàn)多工序的集中,減少零件在機床間的頻繁搬運。
1.5由以上五條派生的好處。如:降低了工人的勞動強度,節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床),減少了工裝,縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對市場需求作出快速反應等等。
以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的,是一個極為重大的突破。此外,機床數(shù)控化還是推行fmc(柔性制造單元)、fms(柔性制造系統(tǒng))以及cims(計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。
二、數(shù)控化改造的內(nèi)容
2.1恢復原功能,對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復;
2.2cnc化,在普通機床上加數(shù)顯裝置,或加數(shù)控系統(tǒng),改造成nc機床、cnc機床;
2.3翻新,為提高精度、效率和自動化程度,對機械、電氣部分進行翻新,對機械部分重新裝配加工,恢復原精度;對其不滿足生產(chǎn)要求的cnc系統(tǒng)以最新cnc進行更新;
2.4技術更新或技術創(chuàng)新,為提高性能或檔次,或為了使用新工藝、新技術,在原有基礎上較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
三、數(shù)控化改造的特點
3.1減少投資額、交貨期短
同購置新機床相比,一般可以節(jié)省60%~80%的費用,改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造,只花新機床購置費用的1/3,交貨期短。但有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢,往往改造成本提高2~3倍,與購置新機床相比,只能節(jié)省投資50%左右。
3.2機械性能穩(wěn)定可靠,結(jié)構受限
所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件,而不是那種焊接構件,改造后的機床性能高、質(zhì)量好,可以作為新設備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結(jié)構的限制,不宜做突破性的改造。
3.3熟悉了解設備、便于操作維修
購買新設備時,不了解新設備是否能滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計算出機床的加工能力;另外,由于多年使用,操作者對機床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓時間短,見效快。改造的機床一安裝好,就可以實現(xiàn)全負荷運轉(zhuǎn)。
3.4可充分利用現(xiàn)有的條件
可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。
3.5可以采用最新的控制技術
可根據(jù)技術革新的發(fā)展速度,及時地提高生產(chǎn)設備的自動化水平和效率,提高設備質(zhì)量和檔次,將舊機床改成當今水平的機床。
[$page] 四、數(shù)控系統(tǒng)的選擇
數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型,改造時,應根據(jù)具體情況進行選擇。4.1、步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)(滿足大部分機床的改造需要,價格便宜。)
該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖,經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后,使步進電機轉(zhuǎn)動,通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序,便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端,故稱之為開環(huán)系統(tǒng),該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度,齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度,所以系統(tǒng)的位移精度較低。
該系統(tǒng)結(jié)構簡單,調(diào)試維修方便,工作可靠,成本低,易改裝成功。
4.2、異步電動機或直流電機拖動,光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
4.3、交/直流伺服電機拖動,編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
當前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多,國外著名公司的如siemens公司、fanuc公司;國內(nèi)著名公司如仁和公司(經(jīng)濟實用型)和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心等。選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅(qū)動電機的功率和用戶的要求。
五、數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討
一臺新的數(shù)控機床,在設計上要達到:有高的靜動態(tài)剛度;運動副之間的