基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改造

基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改造

　　普通機(jī)床數(shù)控化改造關(guān)鍵是數(shù)控系統(tǒng)選型，但是為了使數(shù)控化改造機(jī)床達(dá)到加工精度、功能參數(shù)、電氣供給系統(tǒng)以及機(jī)床安全操作規(guī)程等要求，在改造過程中對(duì)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)部分不得不重新設(shè)計(jì)、改造。搬家機(jī)床斷電后電氣拆機(jī)首要過程（1）將一切機(jī)床部件運(yùn)轉(zhuǎn)到可拆方位，經(jīng)機(jī)械擔(dān)任人承認(rèn)后方可斷電拆機(jī)。首先，基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。必須要對(duì)機(jī)床傳動(dòng)軸等機(jī)械部件進(jìn)行受力分析，以確保數(shù)控機(jī)床能進(jìn)行較大切削量的強(qiáng)力切削，進(jìn)行受力分析時(shí)依據(jù)機(jī)床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

　　根據(jù)受力分析、計(jì)算結(jié)果，確定為了保證數(shù)控化改造機(jī)床達(dá)到加工精度、功能參數(shù)、電氣供給系統(tǒng)以及機(jī)床安全操作等要求所需要的主要受力機(jī)械零件的大小尺寸以及供給動(dòng)力裝置，數(shù)控化改造機(jī)床在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造時(shí)，可參照改造成功案例，查閱相關(guān)技術(shù)文件資料，到改造成功企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研。盡可能在機(jī)械構(gòu)件改造時(shí)尺寸不變或者變化不大，并采用理想的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)裝置滿足傳動(dòng)比，以提高生產(chǎn)加工效率。

　　將 CA6140 型普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中必須實(shí)現(xiàn)如下要求：原車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)予以保留，橫向進(jìn)給系統(tǒng)由微機(jī)實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制，兩軸聯(lián)動(dòng)；刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，具有切削螺紋的功能；在 X 向上，進(jìn)給脈沖當(dāng)量為 0.005mm / 脈沖；在 3——1000mm/min 進(jìn)給速度范圍進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，在X 向、1000——3000mm/min 內(nèi)任意設(shè)定快進(jìn)速度。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用常規(guī)電工檢測(cè)儀器，對(duì)故障部分的電壓、電源、脈沖信號(hào)等進(jìn)行實(shí)測(cè)，將正常值與故障時(shí)的值相比較，可以分析出故障的原因與所在部位。

　　其次，基于數(shù)字環(huán)境下的機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)改造要求。國(guó)內(nèi)卡盤方面，煙臺(tái)、呼和浩特的眾環(huán)(環(huán)球)占據(jù)著較大部分市場(chǎng)份額，其他主要還包括常州科博爾，常州優(yōu)比特，常州倍得福，常州名卡等等。盡可能在機(jī)械構(gòu)件改造時(shí)尺寸不變或者變化不大，并采用理想的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)裝置滿足傳動(dòng)比，以提高生產(chǎn)加工效率；所需改造的機(jī)械零部件必須達(dá)到一定的精度要求，如表面粗糙度、形位公差、硬度、強(qiáng)度等以確保運(yùn)動(dòng)部件之間光滑，減少摩擦阻力；在不需增加動(dòng)力的情況下，可保證數(shù)控化改造后

　　的機(jī)床能夠生產(chǎn)加工更多復(fù)雜的零件。

　　將 CA6140 型普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：將小拖板和手動(dòng)刀架改造成數(shù)控刀架；滾珠絲杠螺母副取代溜板箱、光桿進(jìn)給箱和普通絲桿；調(diào)整操作的手動(dòng)機(jī)構(gòu)保留不變，同時(shí)保留支撐結(jié)構(gòu)，齒輪箱體、步進(jìn)電機(jī)安裝在中拖板的后側(cè)，齒輪箱采用一級(jí)齒輪減速。所以在故障檢修之前，首先應(yīng)注意排除機(jī)械性的故障，這樣往往可以達(dá)到事半功倍的效果。

“復(fù)雜鑄件無模復(fù)合成形制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備”是一種復(fù)雜鑄件無模復(fù)合成形制造方法，改變傳統(tǒng)模具翻砂造型，大幅度縮短流程，制造出高品質(zhì)鑄件，提高復(fù)雜鑄件制造精度，推動(dòng)鑄造技術(shù)發(fā)展。6、伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)數(shù)控系統(tǒng)至進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元除了速度控制信號(hào)外，還有使能控制信號(hào)，一般為DC24V繼電器線圈電壓。經(jīng)10年創(chuàng)新研究和上萬小時(shí)成形試驗(yàn)，項(xiàng)目組發(fā)明了砂型/芯柔性擠壓及切削/打印一體化復(fù)合成形工藝方法、復(fù)合鑄型及型砂材料配方、砂型柔性擠壓成形機(jī)、無模鑄造精密成形機(jī)、砂型/芯與鑄件在線檢測(cè)系統(tǒng)等7類15種關(guān)鍵裝備及控制軟件系統(tǒng)，創(chuàng)建了數(shù)字化無模鑄造島，建成了年產(chǎn)60萬臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋數(shù)字化鑄造車間;突破了高質(zhì)量復(fù)雜鑄件鑄型一體化設(shè)計(jì)、成形過程自適應(yīng)性、多工藝工序匹配的無模成形裝備等三大技術(shù)難題;實(shí)現(xiàn)了鑄鋼/鐵、鋁/鎂/鈦合金等鑄件的高質(zhì)量制造。與傳統(tǒng)鑄造比，時(shí)間縮短50%～80%，成本降低30%～50%，精度提高2～3個(gè)等級(jí)，減重10%～20%。

、竄動(dòng)

在進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)現(xiàn)象：

①測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等；

②速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾；

③接線端子接觸不良，如螺釘松動(dòng)等。

當(dāng)竄動(dòng)發(fā)生在由正方向運(yùn)動(dòng)與反向運(yùn)動(dòng)的換向瞬間時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。

4、爬行

發(fā)生在起動(dòng)加速段或低速進(jìn)給時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過大等因素所致。生產(chǎn)效率高，數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，與加工中心的刀庫配合零件的輔助時(shí)間和加工時(shí)間可有效地減少，數(shù)控機(jī)床允許機(jī)床進(jìn)行較大切削量的強(qiáng)力切削，進(jìn)給量的范圍擴(kuò)大。尤其要注意的是：伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于聯(lián)接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，從而使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。

偏移

　　偏移是指去程和回程兩次測(cè)試之間具有不變的垂直偏移。產(chǎn)生偏移曲線的可能原因主要是機(jī)床方面的問題，如反向間隙未補(bǔ)償或不當(dāng)補(bǔ)償、車架與導(dǎo)軌之間存在間隙(松動(dòng))等。

　　針對(duì)以上問題可采取以下解決措施：絲杠/滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)裝置；主機(jī)故障的診斷對(duì)于常見的主機(jī)故障，診斷的方法比較多，如利用先進(jìn)測(cè)試手段的“現(xiàn)代診斷技術(shù)”和傳統(tǒng)的“實(shí)用診斷技術(shù)”等。檢查球狀螺母或絲杠是否磨損；檢查絲杠軸承的端部浮動(dòng)情況；使用角度光學(xué)鏡組檢查軸線反轉(zhuǎn)時(shí)的車架角度間隙；檢查控制器內(nèi)設(shè)置的反向間隙補(bǔ)償是否正確；機(jī)架和小齒驅(qū)動(dòng)裝置；檢查牙是否正確嚙合；檢查齒輪箱是否磨損和線性編碼器系統(tǒng)的狀況。