普通磨床的数控技术改装
普通外圆磨床数控化改造

普通外圆磨床数控化改造刘贵杰1,2,巩亚东1,王宛山1(1.东北大学,辽宁沈阳110004;2.山东轻工业学院,山东济南250100)Study on N umerical Co nt rol M odification fo r General Grinding M achineLIU Gui j ie 1,2,GONG Ya dong 1,WA NG Wanshan 1(1.N or theastern Univ ersity,She nya ng 110004,China;2.Sha ndong Lig ht Industry Institute,J inan 250100,China) 摘要:在磨床原有液压系统的基础上,利用电磁节流阀和光电编码传感机构,通过子学习和微调控制策略,可以实现磨削循环的自动化和曲面轴零件的磨削加工,对实现普通磨床的低成本数控改造。
关键词:外圆磨床;数控系统;自学习控制策略中图分类号:TP 27文献标示码:A文章编号:1001-2257(2002)06-0032-03Abstract :The numeral co ntro l scheme of g en-eral g rinding m achine by personal co mputer is pre-sented,on the basis of hydraulic pressure system ,by using electromag netism thro ttles a nd photoelec-trical enco der,through selfstudying co ntro l and self studying co ntrol strateg y ,the automatic cy-cle g rinding pro cess and curv ed shaft w o rk pieces g rinding can be realized,it is sig nificance fo r real-izing low price numeral contro l modifica tio n fo r g eneral g rinding machine .Key words :cylindrical g rinding machine ;co m-puter control system;self studying control strate-g y.收稿日期:2002-04-10基金项目:教育部科学技术研究重点资助项目(200032)0 引言磨削加工数控技术虽然起步较晚,目前也已取得了重大进展,已研究出诸多控制方案。
CA6140普通车床的数控技术改造

抚州职业技术学机电系2011届机电一体化及数控技术专业毕业论文CA6140普通车床的数控技术改造(机械部分)姓名:邱顺军学号:08321414专业:数控技术班级:08级(083214)指导老师:王良生2011年5月1.3.1 主要研究内容1.机械部分改造2.电气部分改造3.软件设计(编程)2 机械部分改造2.1 设计方案的确定利用数控装置对纵横进给系统进行开环控制,以步进电机为驱动元件,传动系统采用滚珠丝杠副,刀架采用自动转位刀架,对CA6140普通车床进行技术改造就可以组成一个经济型数控车床,实现微机控制下的自动加工。
改造后的车床把车床的主运动和进给运动分离开来。
主电机的作用仅仅是带动工件旋转,而刀架的进给运动则是由步进电机直接带动车床的纵横丝杠来实现。
其改造后结构原理示意图如图2-1所示。
图2-1 CA6140型车床的数控化改造结构原理图操作时,根据零件的加工工艺,按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序,通过数控装置上的键盘输入微机,微机对加工程序处理后发出一系列脉冲信号,经过功率放大器放大后驱动2台步进电机,按规定的方向、速度和位移量,完成刀架纵横两个方向的进给,使车刀实现直线或圆弧的切削。
在加工螺纹时,通过主轴脉冲发生器发生进给运动,从而加工出各种标准螺纹。
换刀时,微机发出换刀信号,刀架控制箱继电器动作,电机正转,通过减速机构和升降机构,将上刀体上升至一定位置,带动刀体旋转到所选刀位,然后定位,完成换刀动作。
[20]2.2机械部分改造[4]2.2.1纵向进给系统的计算与设计1. 纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠,螺母固定在溜板箱上,带动刀架左右移动。
步进电机的布置,可放在丝杠的任意一端。
对车床改造来说,外观不必像产品设计要求的那么高,而从改造方便,实用方面来考虑。
一般都把步进电机放在纵向丝杠的右端,如图2-2所示。
图2-2 数控改造的总体方案示意图2. 纵向进给系统的设计计算已知条件:工作台重量: W=750N 时间常数: T=28ms 滚珠丝杠基本导程: 0L =8mm 行程: S =700mm 脉冲当量: δp=0.02mm/step 步距角: α=0.75º/step 快速进给速度:maxV =2.5m/min(1) 切削力计算 由《机床设计手册》可知,切削功率K N N c η= (2-1)式中 N ——电机功率,查机床说明书,N=4kW ;η——主传动系统总效率,一般为0.6~0.7取65.0=ηK ——进给系统功率系数,取为K=0.96。
经济型数控改造普通外圆磨床

2 普通 机床 数控 改 造
机床 数控 改造 的基 本原 则 是在满 足 需要 的前 提 下 ,对 机床 尽 可能 减小 改动 量 , 以降低成 本 。 以数
3 数 控加 工 程序 编制
1 )对 刀 程 序 执行 在 G5 3机床 坐标 系 中 。当 批 量磨 削 工件 时 , 由于 每个 工件 中心 孔位 置有 微 小 的差别 , 我们 用对 刀 来保 证砂 轮 切入 工件 时 的位 置 。
通数控 系 统平 台下编 制程 序模 板 ,再根 据 实际要 求
设定 是否 使用对 刀和 量 仪 、每 次粗 进量 、每 次精 进 量 、光磨 时 间、进 刀次 数和粗 进 刀精进 刀速 度等 数
值 ,非 常方便 。
所 示 ( 序 略 ) 在编 辑状 态下 ,开放 式 的模板 供 程 : 程序执 行 在 G 5工 件坐 标系 中 。 5
4 结语 在 弹性 范围 内利用 有 限元 分析 软件 可 以方便 准
确地 分析 夹紧 的变 形情 况 ,指 导薄 壁液 压缸 筒精 加
工 。通过 几种 加 紧方案 的对 比,可 见 : ( )夹 紧变 形与夹 紧 力和 夹紧 方式 有直 接 关 1
陈树 峰,马伏 波.薄壁工件在 夹紧力作用 下变形量 的 计算[] 煤矿机械, 0 52:07 . J. 2 0 () —1 7
图 4 砂轮 直线插补示意图
业利 用有 限资源 ,节 约 成本 ,而 且会 大大 提 高机床 的加 工精 度 、可 靠性 和 自动化 程度 ,从根 本上 提高
( ) 生产 过程 中,考 虑到 用户 安 全 ,则在 手 2 在 动量 仪进 、对刀进 时 , 们在 P C中加 上延 时 导通 我 L 继 电器 T B,延 时导 通 5 保 证用 户操 作 安全性 , MR S 如 图 5所 示 。
普通机床数控化改造

普通机床数控化改造【摘要】本文介绍普通机床数控化改造的总体方案设计,以CA6140型车床为例阐述数控改造的总体方案,包括数控改造中对主要机械部件改装探讨、机床数控改造主要步骤和联机调试工作。
【关键词】普通机床;数控化改造;CA6410;设计引言机械制造业是国民经济的基础产业和支柱产业,具有举足轻重的作用,机床是发展机械制造业必不可少的生产工具。
我国机械制造业与发达国家相比,总体水平较低,通过提升制造业的装备水平,特别是机床数控化率,能够有效的提高产品质量、降低产品成本,增强市场竞争力。
以机电一体化技术为核心的数控机床集计算机技术、信息技术、自动化技术于一体,在零件加工精度、加工效率、加工表面的复杂性以及加工柔性的适应性等方面比传统的普通机床具有明显的优越性。
1 机床数控化改造的分类机床的数控化改造可以分为以下几种:1.1 其一是恢复原功能,对机床存在的故障部分进行诊断并恢复;1.2 其二是NC化,在普通机床上加数显装置,或加数控系统,改造成NC 机床、CNC机床;1.3 其三是翻新,为进步精度、效率和自动化程度,对机械、电气部分进行翻新,对机械部分重新装配加工,恢复原精度;对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新;1.4 其四是技术更新或技术创新,为进步性能或档次,或为了使用新工艺、新技术,在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新,较大幅度地进步水平和档次的更新改造。
2 普通机床数控化改造前提普通机床的数控化改造是建立在充分利用原有机床部件的基础上,对基础部件作一定的改装,并配上经济型数控装置或标准型数控系统,使原机床具有数控加工功能。
改造中主要应注意的是:一是增加相应的数控系统,二是对原机床部件的翻新。
对普通机床进行数控化改造在技术上是成熟可行的,但并不是所有的机床都适合改装成数控机床,是否适宜改装应进行技术经济分析和论证,视其是否满足结构的刚度要求和技术经济性要求而定。
2.1 机床基础零部件要有足够的刚度。
3MZ203内圆磨床数控化改造

轴承 技术
20 07年第 2 期
・1 3・
3 Z0 23内圆磨床数控化改造 M
( 0三一厂) 张玉 乐 步启 民 李 明
摘
一
要: 3 Z 0 以 M 23内圆磨床改造为例介绍 了利用可编程控制器替代传统继 电器控制系统对
些老设备进行数控化改造的基本思路, 并在改造过程中引人步进电机驱动系统 , 创造性 的设计出 了纯 软件形 式 的定位模 块 , 解决 了定位 问题 。 关键 词 : 编程 控制器 ; 可 定位模 块 ; 闭环 控制 3 Z0 M 23内圆磨床是我厂 9 年代引进的一 O
2 2 原 理 图设 计 .
开关 、 接触器 触点等全 部作为 P C的输人 点 , L
而 P C的输 出点 经 中间继 电器 隔离 之 后 控 制 L 电磁 阀 、 触器 等执 行机构 。 接
1 .2 进 给 系统
方案确定 以后 , 根据方 案先设计 出 图样 。 由于采 用 P C 之 后 , 制 部 分 全 部 是 低 压 电 L 控
步进 电机
驱 动 源
l0 Y 2 O B G5 A 1
已广为采用 , 比较熟悉
S 2 1M H一 H1O
人机界面
T 2O D l
成本低 、 便于开发
目前 , 可编 程 控制 器 在 工 业 现场 已经 被 广 泛 的采用 。众所 周 知 , 由它 组 成 的电气 控 制 系
构 化 的程 序 设 计 思 想 , 序 思 路 明 确 、 理 清 程 条
该 软定 位模 块还 可 以方 便 的移植 到其 它 的 P C L 程序 中。
3 4 输 出 .
晰 。主要包括下面几部分:
平面磨床程控改装方案

平面磨床程控改装方案平面磨床程控改装方案一、改装背景:随着现代制造业的快速发展,磨削工艺的要求也日益提高。
传统的手动操作方式无法满足高精度、高效率的磨削需求。
因此,对平面磨床进行程控改装,可以提高生产效率、保证产品质量,提升企业竞争能力。
二、改装目标:1. 实现磨削过程的自动化操作,降低操作人员的劳动强度;2. 提高磨削效率,缩短加工周期;3. 提高加工精度,保证产品质量;4. 增加磨削过程的监控和故障诊断功能,提高设备稳定性和可靠性。
三、改装方案:1. 硬件改装:(1)安装伺服电机和伺服控制器:将手动控制方式改为电动控制,通过伺服电机驱动磨削轴的运动,实现精确的位置和轮速控制。
(2)更换磨削砂轮:选择适合磨削材料和工艺要求的高性能磨削砂轮,提高砂轮磨削效率和加工精度。
(3)更新液压系统:通过更换高性能的液压元件和控制阀,保证磨床在高负荷、高速度工作时的稳定性和精度。
(4)增加测量和检测系统:安装位移传感器和压力传感器,实时监测磨削过程中的位置、力度和磨削轮磨损情况,确保磨削的准确性和一致性。
2. 软件改装:(1)开发磨削过程控制程序:根据磨削加工参数和工艺要求,编写控制程序,实现自动化的磨削操作,包括位置和轮速的控制、进给量的调节等。
(2)增加故障诊断功能:通过软件算法,监测设备运行状态,并对异常情况进行诊断和报警,减少设备运行故障的发生,并快速解决故障,保证生产线稳定运行。
四、改装效果:1. 操作简单化:由手动操作改为自动化程控操作,减少人工操作,降低人员劳动强度,提高生产效率。
2. 精度提高:采用伺服系统控制磨削轴的运动,保证实现精确的位置和轮速控制,提高加工精度。
3. 故障率降低:通过增加监控和故障诊断功能,及时发现并解决设备运行异常,减少故障发生,提高设备稳定性和可靠性。
4. 生产成本降低:自动化程控操作提高生产效率,缩短加工周期,降低人工成本,节约生产成本。
五、实施方案:1. 制定改装计划:明确改装目标、内容和进度,制定操作规程和技术标准。
磨床数控化改造设计

磨床数控化改造设计1.引言磨床是一种常见的金属切削加工设备,用于加工精密零件。
传统的磨床操作复杂,效率低下,难以满足现代工业对精度和生产率的要求。
因此,将磨床进行数控化改造是一个重要的工程,可以提高生产效率和产品质量。
本文将介绍磨床数控化改造设计的关键方面。
2.设备选择在进行磨床数控化改造前,需要选择合适的数控系统和相关设备。
目前市场上有多种数控系统可供选择,如Siemens、Fanuc等。
要根据磨床的规格、使用要求和预算等因素来选择适合的数控系统。
同时,还需要选择相应的伺服电机和驱动器,以及传感器和编码器等相关设备。
3.机械结构调整在进行数控化改造时,需要对磨床的机械结构进行调整。
首先,需要对磨床的导轨、主轴和滑块等关键部件进行检修和维护,确保其良好的工作状态。
然后,根据数控系统的要求,对磨床进行改进和加工,如增加线性导轨、调整传动方式等,以提高精度和稳定性。
4.硬件接口设计数控系统需要与磨床的各个部件进行通信和控制。
因此,需要设计适配器和接口板,将数控系统的控制信号转化为磨床能够接受的信号。
这涉及到电气和电子方面的知识,需要根据具体磨床的设备和数控系统的要求来设计。
5.编程和控制数控化改造后,磨床需要进行编程和控制。
编程是通过数控系统来告诉磨床如何进行加工操作和移动。
传统的编程方式是使用G代码和M代码,但随着技术的发展,现在还可以采用CAD/CAM软件来进行编程。
控制是指数控系统对磨床进行运动控制和参数调整。
数控系统可以通过插补算法来实现复杂的运动轨迹控制,同时也可以根据不同的工件进行参数调整,以实现更高的加工效率和精度。
6.总结磨床数控化改造可以提高加工效率和产品质量,是现代工业中的重要工程。
在进行数控化改造设计时,需要选择适合的数控系统和相关设备,调整磨床的机械结构,设计硬件接口,进行编程和控制。
这些关键方面的设计将直接影响磨床的数控化改造效果。
因此,在设计过程中需要充分考虑实际情况和需求,确保改造后的磨床能够满足生产要求。
磨床改造方案

磨床改造方案
磨床改造方案通常包括以下几个方面的考虑:
1. 自动化改造:可以考虑对磨床进行自动化改造,通过添加伺服驱动器和PLC等设备,实现磨削过程的自动化控制。
这样可以提高生产效率和一致性,减少人工操作的错误。
2. 数控化改造:将磨床改造为数控磨床,可以通过安装数控系统和电脑控制软件,实现对磨削过程的数字化控制。
这样可以提高加工精度和重复性,减少操作难度和工时。
3. 结构改造:可以考虑对磨床的结构进行改造,以提高刚性和稳定性。
比如增加机床重量、改进导轨和滑块等部件的材质和设计,以降低振动和噪音,提高加工质量。
4. 冷却液系统改造:可以考虑对磨削过程中的冷却液系统进行改造,以提高冷却效果和废液处理效率。
比如增加冷却液供给管路和喷嘴,优化冷却液循环系统等,确保工件和磨削刀具的温度控制在合适的范围内。
5. 加工辅助系统改造:可以考虑为磨床添加加工辅助系统,如自动测量/检测系统、自动数据采集系统等,以提高加工效率和过程控制能力。
这些系统可以实时监测工件尺寸和形状,及时调整磨削参数,减少人为误差。
6. 安全性改造:可以考虑对磨床进行安全性改造,添加必要的安全装置,如紧急停机按钮、安全防护罩等,以确保操作人员
的人身安全。
此外,还可以对磨床进行定期的维护和检修,以保证设备的正常运行和使用寿命。
综上所述,磨床改造方案涉及到自动化、数控化、结构、冷却、辅助和安全等多个方面的改进措施,根据具体需求和实际情况,可以进行定制化的改造方案设计。
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性强,改造成本较低。但普通丝杠传动效率低,对步
0.01 mm。此外磨削加工对椭圆度和粗糙度的要求
进电机性能要求较高;方案2由于采用了滚珠丝杠,
均高于车加工一个数量级。随机抽检记录表明,人 7传动平稳且效率高。但对原机床的进给部分改动较
工控制超差较多,质量难以保证。因此,为了提高合
大,不能手动进给,改造费用较高。结合实际情况,
主动测量仪包括自动检测规(测量装置)、驱动 装置及自动测量控制仪,如图3所示。自动检测主 要由测头、测杆、传感器3部分组成,传感器有气隙 式、差动变压器式和差动电感式3种。我们选用气 隙式传感器,因为这种传感器结构简单,灵敏度高。 图4a所示的外圆磨削中,工件3装夹在磨床头及尾
架的两顶尖上,用夹头带动工件旋转进行磨削加工, 驱动装置6将检测装置5送到测位,对工件进行测 量,测量信号经过测量与控制电路4放大和处理后 反馈给执行机构1控制砂轮架2的进给运动,当工 件尺寸达到要求时控制电路发出停止加工信号,使 执行机构动作,砂轮架退回停止加工。这种检测方 式,从控制理论的角度看,实际上是一个闭环控制系 统,以工艺要求的尺寸D为被控制量,磨床砂轮架 的进给运动为控制量,在加工过程中,仪器对工件实 际尺寸D进行动态测量,并与给定量D。比较,得出 AD=D。一D,据此给出控制信号,使机床按工艺要 求完成粗磨转精磨、精磨转光磨的程度转换,最后在 AD=0的瞬时给出砂轮架退出信号,完成一个工件 的加工循环,其过程可由图4b表示。
文献标识码:B
文章编号:1003—0506(2001)04—0004—02
外圆磨削是轴类零件机械加工的最后一道工
对比以上2种方案可以看出,方案l对原机床
序,要求精度高,公差一般在0.015 mm左右,考虑到
的改动小,且保留了原机构中的手动进给部分,适用
圆柱度误差0.004 mm,留给操作者的工序公差只有
3结束语
图3 自动测量仪示意图 砂轮架进给
(a)原理示意图
测量反馈 (b)原理框图
普通磨床改成了半自动机床,提高了机床的技 术性能和生产效率。在数控技术改造的基础上,加 装主动测量仪,基本上消除了人为因素的影响,操作 者的技术及经验对加工质量影响减小,确保了磨削 零件的产品质量。废品率由改半装前的4%下降至 0.2%,在大批量生产中,经济效益可观。实现了一 人多机操作,通过数控技术、主动测量技术改装的磨 床,一人可操作2~3台,降低了操作者的劳动强度, 改造1台磨床的费用一般仅在2.5万元左右。⑦
矸石骨料空隙和表面被石灰、粉煤灰和矸石粉末组
成的可塑性物质裹覆和填充,经过机械压实后,空隙 大大缩小,由于矸石颗粒之间的嵌锁作用和结合料
的粘结作用,产生一定的初期强度。另一因素,由于 粉煤灰和矸石粉末中含有硅、铝、铁、钙、镁等氧化
物,具有一定的活性,在适量的水分和温度的条件
下,能与Ca(OH),起化学反应(叫做火山灰效应), 主要生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,呈凝胶状态或 纤维状结晶体,还生成部分氢氧化钙和碳酸钙结晶,
方案2:拆卸砂轮架底部的油缸、丝杆螺母副、 闸缸以及床身前面的进给手轮、刻度盘等零部件,安 装上滚珠丝杠、步进电机(带减速箱)。步进电机的 脉冲当量C=0.005 mm(直径量0.01 mm),配套滚 珠丝杠螺距T=4 mm。为提高砂轮径向进给的控制 精度,在步进电机与砂轮进给丝杠的联接间增加一 级齿轮传动。砂轮的径向进给由步进电机控制,可 实现砂轮径向进给的准确位移。
最先进的PVCM恒流电路,出力大,功耗低,即使电 源电压大范围变化也不会引起步进电机失控;采用 1SO国际代码编程,非常方便。
2001年第4期
刘 文等:普通磨床的数控技术改装
总第112期
2主动测量仪的应用
由于ZJ一2经济型数控装置是开环控制,不能对 磨削过程中砂轮的磨损和修整量进行补偿,因此安 装了在线主动测量系统,由主动测量控制磨削零件 的尺寸精度。
收稿日期:2001—04—05 作者简介:刘文(1966一),女,河南郑州人,讲师,1987年毕业于郑 州大学数学系,现从事教学工作。
·d· 万方数据
图1方案1改装结构 .
1一传动齿轮;2一联接套;3一刻度盘; 4一转动手轮;5一小齿轮;6一惰轮
图2方案2改装结构 1~减速箱;2一步进电机 数控系统采用zJ一2经济型数控装置,由性能优 越的MCS一52系列单片机控制,采用了开关电源、电 源滤波网络、光电隔离等一整套抗干扰措施,保证了 整机运行的稳定性。步进电机驱动电路采用了目前
万方数据
5 ·
·
2001年第4期
中州煤炭
普通磨床的数控技术改装
总第112期
刘 文1,王文胜2 (1.郑州经济管理干部学院,河南郑州450052;2.中原工学院,河南郑州450007)
摘要:提出了将普通磨床改装成带主动测量装置的半自动数控磨床的方案,并介绍了控制原理。源自关键词:磨床;主动测量;数控
中图分类号:TG580.2
图4 自动测量控制原理图
孚蛆诤韭守蛐博蛐曹蚰守9埘±‰印%鼬B守鲫谆蚋诤曲诤驴球蚋诤!%p守蛐诤鲫博蚰诤驷诤韭净曲守旦9谆业沪守蚋诤驷帮哪嚼B%肚‰肚%p守R9守业渊溥蜱乎i桫守i9归‰肚‰p壮守蛐母廿亭曲谆辨孚蜱乎驷秽
(上接第3页)
以消解石灰为粘结料,以粉煤灰
(活性材料)为掺合料,加水拌和均匀的混合材料。
格率,我们对通用外圆磨床M1432A进行了数控半
我们采用了第一种方案。
自动技术改造,使之成为主动半自动数控磨床。
1 改造方案
将普通磨床改造成主动测量半自动数控磨床, 就是将手动进给改为自动进给、伺服驱动,以实现砂 轮架快进、粗磨、精磨、光磨及复位自动化。
方案1:将原传动装置的手动轮改用BFll0步 进电机驱动,即用图1中齿轮1及联接套2取代原 进给手轮,砂轮进给轴与套2之问由锥销联接。当 系统发生故障时,可转动手轮4继续工作,件3是刻 度盘。系统正常工作时,步进电机通过小齿轮5、惰 轮6、传动齿轮1完成工作进给。在机械传动中磨 床进给刻度盘分为200格,每进给一格,砂轮迸给 0.005 mm,步进电机的步距角为0.75。,可以算出一 步所对应的进给当量亦为0.005/31//1。
(2)煤矸石基层的施工工艺。路槽修整与压实 一进料与配料一拌和(干拌与湿拌)一摊铺整形一碾 压一养护
(3)路用效果。路面整体强度符合设计要求,经 过2 a的行车,路面坚实,明显裂纹少见,行车效果 良好。
通过在道路基层中对煤矸石的应用,证明只要 对原材料的质量和规格加以控制,按照施工技术规 范进行施工,路面工程质量完全能够保证。⑧
使矸石颗粒之间的碳结和粘结力加强。随着龄期的
增长,这些水化物日益增多,从而改变了矸石混合料
分子的结构组成,使矸石混合料基层获得越来越大
的抵抗荷载作用的能力,这就是矸石混合料基层强
度的形成机理。
5试验路面
(1)概况。焦作市丰收路长300 m试验段,宽 7.5 m路面结构及材料配比:底基层片石承托层25 cm;石灰粉煤灰稳定未燃矸石(8:22:70)12 cm;中粒 式沥青4 em。