普通机床的数控化改造课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,6,章,普通机床的数控化改造,?,本章概述,本章将对普通机床数控化改造的方法和方案选择作一般性的,介绍,;,简单介绍典型开环伺服进给系统的设计计算及机械结构,特点,;,以卧式车床数控化改造为例，详细分析设计步骤、改造,方法,;,介绍数显技术在机械设备改造中的应用。,?,教学目标,?,1.,知道数控化改造的优越性，掌握数控化改造的主要内容，,理解用微机技术改造普通机床,?,2.,知道普通机床数控化改造的过程。,?,3.,了解直线感应器、光栅尺和磁尺在机械设备改造中的应用。,下一页,第,6,章,普通机床的数控化改造,?,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,6.2,普通机床数控化改造实例,?,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,数控机床在现代机械加工中起着举足轻重的作用，机床数控,化率已成为衡量一个国家工业水平的重要标志。提高机床数,控化率有两个途径,:,一是购买新的数控机床，即更新设备,;,二,是改造旧机床，配置数控系统，把旧机床改造成数控机床。,?,所谓机床的数控化改造是指应用现代的数控成熟技术和经验，,以适应生产的具体要求为目的，改变现有机床的结构，给旧,机床换上新部件、新装置和新附件，提高现有机床的技术性,指标，使之全部或局部达到新数控机床的水平。,返回,下一页,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,6.1.1,机床数控化改造的一般步骤,?,1.,明确微机改造的任务和目标,?,在确定机床微机改造的总体方案时，首先要提出明确的技术,经济指标。例如，有的是为了解决难加工的曲线曲面，有的,是为了提高劳动生产率，有的是为了提高零件加工的一致性,等，一般都应有明确的工艺目的，由此确定改造的对象和技,术要求，将具体的技术参数用文件形式固定下来，编写出设,计任务书，作为设计的原始依据。,上一页,返回,下一页,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,2.,总体方案设计,?,总体方案设计的内容包括,:,系统运动方式的确定，伺服系统的,选择，执行机构的结构及传动方式的确定，计算机系统的选,择等内容。应根据设计任务和要求进行调研，查阅技术资料，,提出系统的总体方案，并对方案进行分析比较和论证，最后,确定总体方案。确定方案时，应仔细地考虑机床与控制部分,相互间的各种要求，做出合理的设计，不仅要考虑各种高效,能、自动化要求，也要考虑被改造机床的具体条件，使技术,的先进性与经济的合理性较好地统一起来。,下一页,上一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,3.,设计计算及结构改装,?,根据改造后机床的加工工艺范围，初步选定切削用量，刀具,运动路线等，计算切削力及切削功率，从而计算出进给系统,需要的功率和力矩等，以选择数控系统及驭动元件。大多数,的微机数控装置配用步进电机，也有一些性能要求较高的系,统采用直流伺服电机。机床的工作台,(,或刀架,),及其传动机构,是机床改造的重点，改造的好坏直接影响到伺服系统的品质，,可以说机床的微机改造是从机械部分改造的整体方案人手的，,设计时可借鉴数控机床的结构特点及设计要求。随着数控机,床的发展，许多数控机床的零配件也已经开始成批生产，形,成专门的配套供应，如滚珠丝杠螺母副、车床的自动换刀刀,架等目前都有现成产品供应，这给机床改造工作带来很大方,便。,?,为防止出错，机械、液压气动回路、软件、接口电路和强电,逻辑回路需交叉设计，还应充分注意信号检测元件的安装、,连接设计。,上一页,下一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,4.,制造、安装、调试,?,制造、安装、调试是改造的关键之一。一般应预先将数控系,统、接口电路等脱机运行，机械及液压气动装置也应单独运,行，在确定无误后，才能联机调试。调试时应遵循先手动、,后自动，先空运行、后试切的原则。,?,调试合格后，要按设计要求进行负荷切削试验和各项精度指,标的考核，直至加工出合格的产品为止，然后交车间使用，,并协助培训操作和维修人员。设备投产后要及时总结，在可,能的条件下，采用更新的技术，进一步完善原设计。,上一页,下一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,机床数控化改造的优越性,?,采用国内外先进工艺、先进技术对旧机床进行改造有以下优,点,:,?,(1),机床改造针对性强，容易适宜生产的要求。因为机床的改,造方案是根据原机床中存在的问题提出的，需要改哪些地方，,改到什么程度都有的放矢，能与生产紧密结合，可以直接将,科学技术转化为生产力，使企业有积极性。,?,(2),机床改造可以充分利用原机床的绝大部分，大大节约原材,料和资金，同时见效快，改造周期短，可满足生产急需。因,为旧机床数控化改造大部分床身、立柱等主要基础件和许多,传动部分不须更换，与新机床制造相比只需其,1/15,一,1/10,的,时间，工期大大缩短，从而节约了成本，解决了生产急需。,下一页,上一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,(3),改造后的机床性能稳定可靠，机床应用范围得到扩大，适,应多品种、小批量的零件生产。这是因为机床的大型结构件,一般是铸铁制成的，而铸铁件年代越久则时效越充分，精度,比新铸件更加稳定。改造不需要改变支撑类大型构件，只需,修复或更换若干中小型部件就可获得与新机床类似效果。改,造后的机床功能有较好的提高。除了保留原有功能外，还可,以满足各种复杂型面类零件加工，极大地扩大了机床的应用,范围。,?,(4),经过数控化改造，可以有效提高工件加工精度和生产效率。,因为改造时可根据生产技术的发展要求，及时提高生产设备,的自动化水平和效率，提高设备质量和档次。如某单位,3.4m,的立式车床改造后，加工球体轴承座零件，其,2m,直径偏差仅,为,0.035 mm ,满足了设计要求，并且机床改造后的工作效率,提高了,5-6,倍。,上一页,下一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,(5),可以充分发挥企业现有技术力量的作用，调动技术人员的,积极性,;,同时降低对工人技术水平的要求。,?,(6),通过数控化改造，可以掌握设备的构造和性能，为企业培,养了数控技术人才。在改造期间，通过拆解旧机床，装配新,部件等改造过程，间接培养了数控人才，对机床的特性有了,较详细的了解，在操作使用和维护方面培训时间短、见效快。,?,6.1.2,用微机技术改造普通机床的方案,?,1.,用微机技术实现机床简易数控的工作原理,?,采用微机技术实现机床简易数控的装置，主要由单片机,(,或单,板机,),、控制程序、零件加工程序、马伙动电源装置、收发信,板、步进电机等部分组成。在,图,6-1,中表示了经济型数控车床,的系统装置枢图。,上一页,下一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,在所示的系统装置中，微控制器在控制程序的控制下，可以,使数控系统具有直线插补和圆弧插补加工工件轮廓的功能,;,具,有进给速度控制和快速回零的功能,;,具有刀具补偿和反向间隙,补偿的功能以及其他多种功能。当零件加工程序给出具体的,位移尺寸、位移方向和进给速度以后，控制程序就会通过微,控制器按照所输人的零件加工程序发出一系列的脉冲信号，,经隔离放大以后，分别驭动,Z,向和,X,向步进电机，使刀架按照,要求的方向、速度、位移量实现纵向和横向运动，从而构成,了一个经济型开环数控系统。,?,2.,普通机床数控化改造方案的确定原则,?,为了提高机床微机改造的效益，在确定总体方案时需注意下,列问题,:,上一页,下一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,改造后的数控机床通常适用于加工具有一定批量的相类似零,件，使其既有专用机床的特性，又有一定的柔性。因此不要,勉强地要求其具备多种功能，否则花费大量的投资，而出现,某些功能名义上能实现而实际上不能实现的效果。,?,根据运动的控制情况选择合适的数控系统。点位控制系统适,用于钻床、橙床和冲床的改造。直线控制系统适用于直线进,给运动的车床、铣床、磨床的改造。轮廊控制系统适用于曲,线进给运动的车床、铣床、磨床等机床的改造。,?,另外，数控装置按照驱动系统的控制原理又可分为开环控制、,半闭环控制和闭环控制三种形式。在开环控制中，不设位置,检测反馈装置，机床的加工精度直接由步进电机的运动精度,和机床传动机构的精度来保证。由于开环系统结构简单，可,靠性高，成本较低，在工作性能良好的情况下，加工误差可,控制在,0.02 mm,以内，精度能满足普通机床的需要，因而在机,床改造中，对驱动系统大都选择为开环控制。,上一页,下一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,机床改造范围的大小，应根据机床自身精度及性能来决定装,机床的技术状态，对于旧机床可结合机床大、中修理进行，,时间、,机床改造前必须检查被改这样可减少生产上的停机,?,在充分了解机床原结构、性能的基础上，考虑改装的可能性,及方便性，尽量保留原有结构，以降低改造的工作量和费用。,?,在设计中尽量采用已经商品化的标准部件和外购元件,?,数控化改造总体方案制定举例,?,某车间加工,图,6 -2,所示的多种齿数规格的端面齿离合器，以,前是在卧式铣床上利用分度头一个齿一个齿地加工，用这种,加工方法，工人操作紧张，劳动强度大，而且一次分度错误,则整个零件报废，所以对机床进行数控化改造，使其能自动,分度铣削。,上一页,下一页,返回,6.1,普通机床数控化改造的方法,?,改造方案如,图,6 -3,所示。将分度头安装在纵向工作台面上，,分度头主轴倾斜,5,，以加工出倾针的齿底部，在分度头的手,柄轴上加装一步进电机实现自动分度。另外，将纵向工作台,手柄拆去，加装步进电机，使用一个车床两坐标数控系统即,可实现离合器齿的自动加工。工作时按如下工作循环,:,纵向工,作台快进一工作进给,(,切齿,),一纵向工作台快退一分度头分度,一,直至全部齿加工完毕停机。该方案简单易行，改造工,作量不大，经实际改造后，机床具有加工同样结构各种齿数,离合器的能力，收到了良好的经济效益。,上一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,6.2.1,卧式车床的数控化改造,?,目前我国机床的拥有量超过了,320,万台，其中,40%,以上是车床，,多数役龄都很长。用价格较低，性能适宜的经济型数控系统，,改造精度要求一般的卧式车床容易实现，经济效果也比较明,显，在许多工厂都获得成功。现以,C616,型卧式车床数控化改,造为例作一介绍。,?,1.,总体方案设计,?,(1),设计任务利用微机对,C616,型卧式车床的纵、横向进给系统,进行开环控制，纵向脉冲当量为,0.Olmm/,脉冲，横向脉冲当量,为,0.005mm/,脉冲，马伙动元件采用步进电机。改造后的机床,能完成一般车削及加工任意锥面、球面、螺纹等加工工序，,并能控制主轴开停变速、刀架转位及一些辅助功能，使加工,实现自动化。,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,(2),总体方案确定根据设计任务，系统应采用连续控制系统。,控制系统由微机部分、键盘及显示器、,I/O,接口及光电隔离电,路、步进电机功率放大电路等组成。纵向、横向均采用步进,电机一减速齿轮一滚珠丝杠螺母一溜板的传动方式。刀架更,换为四刀位自动回转刀架。改造后的车床传动系统如,图,6-4,所,示。,?,2.,车床改造的结构特点,?,(1),纵向滚珠丝杠纵向滚珠丝杠必须采用三点支承形式。步进,电机的布置，可放在丝杠的任一端。由于拆除了进给箱，可,在原安装进给箱处布置步进电机和减速齿轮，也可在滚珠丝,杠的左端设计一个专用轴承支承座，而在丝杠托架处布置步,进电机和减速箱。机床改造常采用后一种布置方案。车床纵,向传动结构的布置如,图,6-5,所示。,上一页,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,在丝杠的左端设计厂一个专用轴承支承座，采用一个轴套式,滑动轴承作为径向支承，在滑动轴承的两侧分别布置一对推,力球轴承，承受两个方向的轴向力。支承短轴与滚珠丝杠通,过联轴套连接起来。滚珠丝杠的右端通过联轴套和减速箱的,输出轴连接，在丝杠托架上布置一个轴套式滑动轴承作为径,向支承，减速箱固定在丝杠托架上。滚珠丝杠的中间支承为,滚珠螺母，其与床鞍直接连接。,?,(2),横向滚珠丝杠横向滚珠丝杠也采用三点支承形式。步进电,机一般都安装在床鞍的后部。靠近操作者一端，布置一根支,承短轴，通过一个联轴套与滚珠丝杠连接起来。利用车床原,横向进给丝杠的滑动轴套作为径向支承，并对原支承处进行,适当改装，布置一对推力球轴承，以实现轴向支承。在远离,操作者的一端，用一个联轴套和一根连接短轴把滚珠丝杠与,减速箱输出轴连接起来。滚珠螺母直接固定在中滑板上。车,床横向传动的支承结构如,图,6,一,6,所示。,上一页,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,(3),导轨副为减少运动部件移动时的摩擦阻力，尤其是减少静,摩擦阻力，床鞍和刀架移动部件的导轨可粘贴摩擦系数低的,聚四氟乙烯软带。,?,(4),主轴脉冲发生器改造后的简易数控车床需要自动加工螺纹,时，可以在主轴后端同轴安装或者异轴安装一个主轴脉冲发,生器，作为主轴位置的信号反馈元件，目的是用来检测主轴,转角的位置，并且将其变化情况输送给数控装置，使其能按,照所需加工的螺距进行处理。,?,(5),安装电动卡盘为了提高经济型数控车床的加工效率，还可,考虑采用电动三爪自定心卡盘装置。这种装置也可与数控装,置的收发信电路相配合，实现自动夹紧、松开，提高加工过,程的自动化程度。,上一页,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,安装调整中应注意的问题,?,(1),利用螺母的间隙调整装置调整丝杠副间隙时，应使调整后,产生的预紧力为丝杠副最大负载的,1/3,为宜。在实际调整中，,可以把车床处于最大工作负载，使丝杠内部仍不产生间隙，,或者间隙量小于,0. O1 mm,，而且运转灵活，并以此作为螺母,间隙调整装置预紧量的判断标准。,?,(2),传动丝杠轴线上各联轴套上的锥销孔应按十字分布方式进,行配作。这是因为同一联轴套上分布的锥销孔都由同一方向,加工时，往往会引起轴心线的直线度误差增大，从而使安装,在传动丝杠上各零件间的同轴度误差增大，产生传动附加载,荷，影响丝杠副的传动性能,上一页,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,(3),消除齿轮间隙的方法很多，用调整中心距的方法是最简便,的一种。安装时将大齿轮所在支承架转动中心与丝杠对中，,首先固定，然后把电机小齿轮按无间隙啮合，调整好中心距，,再固定。,?,(4),滚珠丝杠副的制造精度要求高，加工工艺比较复杂，都是,由专业工厂按系列化进行生产。因此，在进行设备改造时，,要按厂家生产标准进行选择。选择合适以后，再决定被改造,设备的其他相关部分的结构和尺寸。,?,(5),主轴脉冲发生器的引出轴与车床主轴按,1: 1,无间隙柔性连,接传动，连接后应保证两者有很好的同步性。安装中要注意,主轴脉冲发生器是玻璃器件，不能随意敲打碰撞。使用中车,床主轴转速不能超过主轴脉冲发生器的最高许用转速。,上一页,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,6.2.2,铣床的数控化改造,?,铣床的应用十分广泛，主要用于加工平面或成形表面。若要,在立式铣床上加工圆弧、凸轮一类平面曲线时，就要借助于,圆工作台、分度头等机床附件，并对机床进行相应调整。加,工精度较低，机床调整费事。所以对铣床进行数控化改造的,也较多，改造的目的一方面是提高加工精度，另一方面是利,用数控方法加工任意圆弧面和凸轮的曲面。,?,铣床的数控化改造，一般主要解决进给系统的数控化，主传,动系统保持不变。其改装的方法和程序与卧式车床基本相同。,下面只对机械部分的改动说明如下。,?,1.,工作台的进给运动,?,因为改造后的机床主要加工圆弧、凸轮一类平面曲线的轮廓，,所以采用微机数控系统实现三坐标两轴联动控制，工作台纵,向,(X,轴,),、横向,(Y,轴,),及垂直方向,(Z,轴,),的运动，,上一页,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,分别由步进电机经过一级齿轮减速后，由滚珠丝杠螺母副拖,动。,?,由于铣削时作用在电机轴上的负载转矩较大，所以要选择大,功率的步进电机，而大功率步进电机的驭动较困难。步进电,机没有过载能力，在高速运动时扭矩下降很多，容易丢步。,要使改造后的铣床进给伺服性能较好，在改造中也常采用直,流伺服电机驭动。铣床改造方案如,图,6-7,所示,?,2.,结构设计,?,(1),应尽量消除齿轮副和丝杠副的间隙，齿轮采用双片薄齿轮,错齿法消除间隙，除采用间隙消除装置外，也可以用软件补,偿进给量的方法,(,即编程序固化在计算机中来补偿）消除，以,提高加工工件的精度。,上一页,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,(2),若采用直流伺服电机作驭动元件，伺服电机的轴端为光轴，,齿轮与电机轴、电机轴与传动轴采用锥环无键连接较方便。,图,6 -8,所示为采用无键连接消隙联轴器的结构。,?,图中,2, 3,为锥面相互配合的锥环，当拧紧螺钉,6,经压盖,4,施加,轴向力时，由于锥环之间的楔紧作用，内外环分别产生径向,弹性变形，靠摩擦力使轴与套筒连接在一起，消除厂配合间,隙。根据所传递转矩的大小，选取锥环的对数。这种连接方,式的特点是不需要开键槽，而且两连接件之间的相对角度可,任意调节，配合无间隙，因而对中性好。,?,为了能补偿因同轴度及垂直度误差引起的,“,别劲,”,现象，可,采用挠性联轴器，如,图,6 -9,所示。柔性片,4,用螺钉和球面垫圈,3,与两边的联轴套,2,相连，通过柔性片传递扭矩。柔性片每片,厚,0. 25 mm,，材料为不锈钢，可根据传递扭矩大小选取片数，,两端的位置偏差由柔性片的变形抵消。,上一页,下一页,返回,6.2,普通机床数控化改造实例,?,(3),升降台式铣床工作台重，而且铣削力也较大，垂直丝杠要,配备功率较大的驭动电机，且比较难选，因此可在工作台上,加配重或平衡液压缸来平衡,(,图,6 -10,）。,?,此外，滚珠丝杠没有自锁能力，垂直坐标不能锁住，工作台,会自动下降，通常采用超越离合器和摩擦离合器产生制动达,到自锁，,图,6-11,为采用超越离合器的自动平衡装置。,?,工作台的升降由驭动电机通过联轴器带动锥齿轮,2, 3,使升降,丝杠转动，工作台上升或下降。锥齿轮,3,同时带动锥齿轮,4,，,这一部分是自动平衡机构，其工作原理是,:,锥齿轮,4,转动时通,过锥销带动单向超越离合器的星轮,5,，当工作台上升时，星轮,的转向是使滚子,6,与外壳,7,脱开方向，外壳不转，摩擦片不起,作用。当工作台下降时，星轮的转向使滚子,6,楔紧在星轮与外,壳,7,之间，使外壳,7,随着锥齿轮,4,转动，通过花键与外壳连在一,起的内摩擦片与固定的外摩擦片之间产生相对运动，因为内,外摩擦片之间由弹簧压紧，有一定的摩擦阻力，从而起到阻,尼作用，使上升与下降的力量得以平衡。,上一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,在机床改造中应用数显技术其优点很多,:,数字显示直观、清晰、,减少烦琐和笨重的机械测量，提高厂测量的可靠性，便于控,制进给量，提高工效，经济效益显著。尤其在大、重型和精,密度要求较高的机械设备上，这些优点更为突出。数显技术,以感应同步器、光栅及磁栅等为传感器件，把机械位移量变,为电信号，经数字处理后显示出来。,?,目前，以感应同步器和光栅为传感器件的数显装置，在我国,发展得比较成熟，但是应用的广泛性与工业发达国家相比较，,还存在较大差距。据有关资料报导，美国已经在,90%,以上的大、,重型机床，,80%,左右的中型机床及,20%,的小型机床上应用厂数,显技术，而我国有些省的统计表明，在,20,世纪,80,年代末，,10,万台车床中，安装有数显装置的只有数千台。因此，可以说,应用数显技术对机床进行改造拥有极大的潜力。,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,6.3.1,直线感应同步器,?,1.,直线感应同步器的种类,?,直线感应同步器通常有标准型、窄型和带状三种。,?,(1),标准型标准型是直线感应同步器中精度最高，应用最广的,一种形式，外形尺寸如,图,6-12,所示。为减少端部电势的影响，,安装时必须保证滑尺绕组全部覆盖在定尺绕组上，但不能覆,盖定尺的两条引出线，以免影响测量精度。当测量长度超过,175mm,时，可以将定尺接长使用。常用型号为,GZD-1,和,GZH -1,型，测量精度达士,1.5um.,?,(2),窄型窄型直线感应同步器适用于那些设备安装位置受到限,制的场合，外形尺寸如,图,6-13,所示。它的电磁感应强度比标,准型低，因而精度也较低，测量精度为士,2.5um.,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,(3),带状带状直线感应同步器由于不需拼接,(,定尺最长可达,3m,以上,),，对安装面的精度要求不高，所以便于在设备上安装，,特别是对那些安装面不易加工的设备更为合适，其外形尺寸,如,图,6-14,所示。由于定尺较长，刚性稍差，其总测量精度要,求比标准型直线感应同步器低。,?,上述三种形式的直线感应同步器是在一个周期,(2mm),内进行电,气细分重复检测的，由于每隔,2mm,具有相同的电磁耦合状态，,而对,2mm,以上的位置则无法进行区别，这样只能用增量式计数,器津方一个相对坐标系统讲行测量若由干停车等事故消失,.,当,重新复电时数显表只能确定在,2mm,内的绝对数值，而整个被测,长度数值无法保留。为了要进行绝对坐标测量，可采用三速,式,(,或三重式,),直线感应同步器。这种感应同步器定滑尺上分,别有粗、中、细三套绕组，节距分别为,4000mm, 200mm,和,2mm,，,定尺上的粗、中绕组相对于位移垂直方向倾斜不同角度,;,滑尺,上的粗、中绕组与位移方向平行。粗、中、细三套绕组,?,不但组成三个独立的电气通道，而且有一个统一的坐标原点。,粗、中、细电气通道的周期分别为,4OOOmm, 200mm,和,2mm,，从,而实现在,4OOOmm,范围内绝对坐标的检测。,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,2.,直线感应同步器的应用,?,(1),在卧式锁床上的应用感应同步器在卧式锁床上一般可安装,三个坐标，即主轴箱上下位移坐标，工作台横向位移坐标和,工作台纵向位移坐标。三个坐标上的感应同步器分别与三个,数显表连接。在主轴箱上下位移坐标上，可以将滑尺座安装,在主轴箱的压板上，把定尺座安装在前立柱上。在工作台横,向坐标上，根据工作台上下滑座的结构，可以把定尺座安装,在工作台的上滑座处，把滑尺座安装在下滑座处。在工作台,纵向坐标上，应该把滑尺座安装在工作台的下滑座处，把定,尺座安装在床身上。要使滑尺和定尺的相互位置在三个坐标,移动范围之内都能符合感应耦合的技术要求。,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,(2),在卧式车床上的应用感应同步器在大型卧式车床或者中、,小型卧式车床上，可以安装在两个坐标上，即在床鞍和中滑,板的运动方向上各安装一套数显装置。在床鞍运动方向的坐,标上，应把定尺座安装在床身背面的表面上，把滑尺座安装,在床鞍的后面。在中滑板运动方向的坐标上，可以把定尺座,安装在中滑板侧面经过加工过的安装表面上，把滑尺座安装,在床鞍上合适的位置处。,?,此外，数显装置还可安装在立式车床、铣床、磨床、刨床、,龙门刨床等机床上，其安装特点与上述情况基本相似。,?,3.,感应同步器的安装,?,直线感应同步器定尺可以直接安装在机床加工面上，也可以,和尺座构成组件后再安装在机床上。使用尺座虽然比较复杂，,但定尺可在机外接长，接长精度高，还可减少器件在机床上,的安装时间，因此应用较广。,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,感应同步器是一种高精度的检测元件，安装质量的好坏将会,影响其潜在的精度，所以安装工作应力求精密、细致。对于,标准型的感应同步器，安装要求如,图,6-15,所示。,?,定尺侧母线与机床导轨基准面,A,的平行度允差为,0.01 mm/,全长，,定尺安装平面与机床导轨基准面,B,的平行度允差为,0. 04mm/,全,长。,?,滑尺侧母线与机床导轨基准面,A,的平行度允差为,0.02mm/,全长，,滑尺安装面与机床导轨基准面,B,的平行度允差为,0.01 mm/,全长。,?,定尺与滑尺基准面间的安装高度为,88+0.lmm.,?,定尺与滑尺间的间隙为,0.25 mm,士,0.O5mm.,?,定尺与滑尺的平行度，在滑尺四角用塞尺所侧得的间隙小于,0.,O5mm,，如,图,6-16(a,),所示。,?,定尺安装面的挠曲度误差在,250mm,范围内小于,0.01mm,，如图,6-,16(b),所示。,下一页,上一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,6.3.2,光栅尺和磁尺,?,1.,光栅尺和磁尺的规格型号,?,(1),光栅尺的规格型号光栅尺的主要技术参数有分辨率、光栅,常数、重复性、输出波形、工作温度和工作长度等。例如某,公司生产的光栅尺规格如,表,6-1,所示。,?,(2),磁尺与光栅尺相比具有很高的抗振和抗油性能，又由于磁,尺采用具有高矫频率的金属作基体，其热胀系数与钢铁相同，,因此将磁尺装在机器上时，由温度引起的误差极小。标准型,磁尺分辨率为,5um,10um;,高精度和超高精度分辨率可达,lum,0.5um,，其工作长度为,100-35OOmm,，均设计成全封闭整体装配,式，使用十分方便。,?,(3),数显表目前国内生产的数显表集成度高，结构小巧，整机,性能稳定可靠，具有高的抗干扰能力，高稳定性和高可靠性，,价格较国外同类产品便宜。可以直接配接具有正弦波和,TTL,矩,形波输出的光栅传感器。有的还具有,BCD,码输出，可与计算机,配套使用。,下一页,上一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,2.,数显装置的选用原则,?,(1),合理选择分辨率分辨率是数显装置的重要技术参数，其高,低将使价格产生很大差别，在设备改造时应根据加工零件的,要求进行选择。例如，在车床上加工零件，当用数显装置控,制轴向尺寸时，由于零件轴向尺寸的公差一般都为,0. 02-,0.1mm,，故选用,0.01 mm,分辨率的数显系统即可。若选用分辨,率为,0.005 mm,数显系统，一是价格贵，二是由于灵敏度高，,机床振动将引起数显表数字的跳动，反而影响操作。,?,(2),合理选用数显表数显表的功能可与微机连接的数显表功能,较强，但价格贵，应根据改造的要求合理选择，只要求数显,的场合就没有必要选用可编程的数显表。,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,(3),合理选择工作长度光栅或磁尺的工作长度应根据被测工件,的长度合理确定，原则上应越短越好，这是由于光栅尺或磁,尺一般都与运动方向平行安装，测量尺越长，平行度就越难,保证，由此而产生的阿贝误差也就越大。另外，工作长度也,与价格成正比。,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,3.,数显装置的安装,?,磁尺和光栅尺都是高精度的检测元件，若安装不好，会影响,精度。安装的关键，对于磁尺而言，由于磁尺与磁头已做成,一体，当它们各自与固定部件和移动部件紧固安装时，应保,证磁尺与移动部件的运动方向平行度允差为,0.01 mm/,全长，,否则，由于不平行造成磁尺本体与磁头错位或产生扭曲，从,而影响测量精度，甚至不能正常工作。磁尺在车床上的安装,如,图,6 -17,所示。磁尺固定在床身上，固定面要经过机械加工，,保证与运动方向平行，安装基准面的直线度要小于,0.O1,mm/250mm.,磁头经连接板固定在床鞍上。数显表可安装在悬挂,的操纵箱内或安装在固定的支架上，注意防振、防高温、防,潮等。,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,PLC,在数控系统改造中的应用,?,可编程控制器,PLC (Progratntnable Logic Controller),是,一种数字运算电子系统，专为在工业环境下运用而设计。它,采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、,定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字,式或模拟式的愉入、愉出，控制各种类型的机械或生产过程。,数控机床的控制由数控装置和可编程控制器协调配合共同完,成，其中可编程控制器主要完成与逻辑运算有关的一些动作，,PLC,通过辅助控制装置完成机床相应的开关动作，如刀具的更,换、工件的装夹、冷却液的开,/,关、自动润滑等一些辅助动作,它还接收机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作，,另一方面将一部分信息送往数控装置用于加工过程的控制。,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,在讨论,PLC , CNC,和机床的辅助装置以及强电线路的关系时，,常把数控机床分为,NC,侧,”,和,“,MT,侧,”,两大部分。,NC,侧,”,包,括,CNC,系统的硬件和软件以及与,CNC,装置相连接的外围备。,MT,侧,”,包括机床机械各部分及其液压、冷却、润滑、排屑等,辅助装置、机床继电器线路和强电线路等。,PLC,处于,NC,和,MT,之,间，对,“,NC,侧,”,和,“,MT,侧,”,的输入，输出信号进行处理。,?,CNC,装置的输出数据经过,PLC,逻辑处理，通过输入、输出接口,传送到机床侧。,CNC,给机床的信息主要是,M,S,T,等辅助功能代,码。从机床侧输入的开关量经过,PLC,逻辑处理传送到,CNC,装置,中。,PLC,传送给,CNC,的信号，主要有车床各坐标基准点信号和,M,民,T,功能的应答信号等。机床传送给,PLC,的信息主要有机床操,作面板上各开关、按钮等信息，其中包括机床的启动、停止，,工作方式选择，倍率值选择，主轴的正、反转和停止，切削,液的开、关,.,各坐标轴的点动、换刀以及行程限位等开关信号。,上一页,下一页,返回,6.3,数显技术在机械设备改造中的应用,?,所用的,PLC,是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的内装型,PLC,，从属于,CNC,装置，,PLC,与,CNC,之间信号传送在,CNC,装置内部,就可完成，而,PLC,与机床侧的信息传送则要通过愉入,/,愉出接,口来完成。,?,PLC,具有很高的可靠性，所以,PLC,控制系统的大部分故障主要,来自于,PLC,外部元件，用可编程序控制器,(PLC),将普通机床改,造为经济性数控机床，简单易行，可靠性高，抗干扰能力强。,经实践证明，普通车床数控化改造后都能取得良好的效果，,它尺寸精度非常稳定，加工效率大大提高，具有一定的经济,性、实用性和稳定性，对中小型企业的技术改造非常有效。,上一页,返回,图,6-1,经济型数控车床的系统装置框,图,返回,图,6-2,离合器零件简图,返回,图,6-3,铣床的改造方案,返回,图,6- 4,改造后的车床传动系统,返回,图,6-5,车床纵向传动的支承结构,返回,图,6- 6,车床横向传动的支承结构,返回,图,6-7,铣床改造方案,返回,图,6-8,消隙联轴器,返回,图,6-9,挠性联轴器,返回,图,6-10,工作台加平衡液压缸或配重,返回,图,6-11,采用超越离合器的自动平衡,装置,返回,图,6-12,标准型直线感应同步器的外,形尺寸,返回,图,6-13,窄型直线感应同步器的外形,尺寸,返回,图,6-14,带状直线感应同步器的外形,尺寸,返回,图,6-15,感应同步器外形尺寸和安装,要求,返回,图,6-16,安装间隙与挠曲规定,返回,图,6-17,磁尺的安装,返回,表,6-1 JCX,系列光栅尺参数,返回,