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数控车床论文实用13篇

引论:我们为您整理了13篇数控车床论文范文,供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源,期望它们能够激发您的创作灵感,让您的文章更具深度。

数控车床论文

篇1

[1]吕斌杰,高长银,赵汶.华中系统数控车床培训教程[M].北京:化学工业出版社,2013.

[2]刘宏军.数控车床编程与操作实训教程[M].上海:上海交通大学出版社,2014.

[3]梁训,王宣,周延佑.世界制造技术与装备市场:机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与装备市场,2001(3):13.

[4]吴祖育,秦鹏飞.数控机床[M].上海:上海科学技术出版社,1994:242.?

[5]毕妍.科技创新与应用:经济型数控机床改造的优化方案研究[J].科技创新与应用,2014:26.

数控车床毕业论文参考文献:

[1]彭烨.数控车床操作技术分析[J].硅谷,2011(5).

[2]田海超.数控车床操作技术分析[J].科技与企业,2013(16).

[3]姚雪莲.浅谈数控车床操作技术常见问题分析[J].科技创新导报,2012(35).

[4]秦晓寅.数控车床操作中的撞车原因及对策分析[J].科技资讯,2014(21).

[5]李莹,吴成义.复杂零件在数控车床加工的工艺探讨[J].中国科技投资,2013(A19):158.

[6]宋理敏,李俊川.复杂椭球部件的数控车削加工工艺研究[J].组合机床与自动化加工技术,2013(4):132-134.

[7]刘仁春,袁维涛.提升数控机床复杂曲面零件加工效率[J].金属加工:冷加工,2013(14):12-14.

数控车床毕业论文参考文献:

[1]徐亮.浅析数控机床的故障及完善方法[J].科技致富向导,2010(24):56-57.

[2]薛福连.数控机床故障诊断及处理[J].设备管理与维修,2010(4):54-55.

[3]徐亮.浅析数控机床的故障及完善方法[J].科技致富向导,2010(24):56-57.

篇2

由于进行数控化改造对于改造厂家来说,较杂又乱,但如何对改造的数控机床进行质量控制则是我们一直以来需要探讨的问题,在此谈一下如何进行改造数控车床的质量控制。

普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造,新机改造是用户购买普通车床或普通光机(指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床),改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。

1新机改造和旧机大修车床改造都必须经过如下相同改造

(1)更换X轴、Z轴丝杆、轴承、电机。

(2)增加电动刀架和主轴编码器。

(3)增加轴向电机的驱动装置,限制运行超程的行程开关,加装变频器(客户需要)以及为了加工和安全所需的电气部分。

(4)X轴、Z轴的丝杆两端支承面的配刮、滚珠丝杆副托架与床鞍的配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮。

(5)据需要增加防护设施,如各向丝杆的防护罩,安全防护门,行程开关的防护装置。

2新机改造和旧机大修车床改造的不同点

(1)新机改造的主轴和尾座部分未进行改动,主轴部分和尾座部分无须进行再改造。

(2)旧机大修车床由于经过长时间使用,导轨已磨损,为了保证大修后,能继续长时间使用而不变形,必须经过淬火工序,然后磨导轨,且磨导轨后必须保证导轨硬度≥HRC47。

(3)旧机大修车床应根据客户需要对主轴部分和尾座部分进行改造和调整。

3新机改造和大修机床改造的精度检验是检验的重要项目

精度检验执行JB/T8324.1-1996《简式数控卧式车床精度》。

4新车床改造的精度质量控制如下

(1)铲刮检验。新车床改造经过对X轴、Z轴的丝杆两端支承面的进行配刮、对滚珠丝杆副托架与床鞍进行配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮等。车床的主轴、尾座部分未拆动。检验方法如下:用配合面进行涂色,相互配合面进行结合,并相对摩擦,然后对铲刮面进行铲刮点数检验,并对结合处用塞尺进行结合程度检验,其中刮研点不得低于6点/25*25mm,0.03mm的塞尺塞结合处,不入。

(2)丝杆与导轨平行度检验:装配丝杆时,丝杆与导轨的平行度必须≤0.02mm。

(3)精度检验的G1项中导轨在垂直平面内的直线度(只许凸)应由普通车床厂家进行保证,不作为重点检验项目。

(4)精度检验中的主轴部分精度G4、G5、G6项也应由普通车床厂家进行保证,不作为重点检验项目。

(5)G11项床头、尾座两顶尖的等高度由普通车床厂家进行保证,不作为改造厂家质量控制的重点项目。5用户大修车床改造的精度检验

由于进行了磨导轨,基准面已变动,所以精度检验中的所有项目必须进行检验,且应严格进行控制,以保证改造后的使用性能。

6大修车床改造和新机改造的其它质量重要控制点

(1)锈蚀检查:各横、纵向导轨面,主轴、主轴法兰盘,尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必须采取防锈措施,如清洗干净后,用脂等进行防锈检查:铲刮面、丝杆和轴承在进行装配前必须清洗干净,不得留有红丹粉、铁削和其它脏物质;电箱内侧、防护罩内侧无灰尘、脏物。

(3)渗漏检查:大修车床改造的主轴轴承和齿轮等必须保持,大修车床改造和新车床改造的轴向丝杆和轴承必须有,必须有冷却装置,且以上和冷却中接头处,油、水箱等处都不得有渗漏现象。

(4)机床噪声、温升、转速、空运转试验:

①主轴在各种转速下连续空运转4min,其中最高转速运转时间不小于2小时。整机空运行时间≥16h,对圆弧、螺纹、外圆、端面等循环车削进行模拟空运行试验。

②主轴轴承温度稳定后,测轴承温度及温升滚动轴承:温度≤70℃,温升≤40℃;滑动轴承:温度≤60℃,温升≤30℃。

③机床噪声声压级空运转条件下≤83dB(A),且机床有无不正常尖叫、冲击声。各轴方向进给运动进行应平稳,无明显振动、颤动和爬行现象。

④机床连续空运转试验在规定连续空运转时间内,无故障,运行可靠,稳定。

(5)用户更换部件(包括机床部分的维修)的改造:由于车床更换部件的改造项目较多,主要是更换主轴轴承、轴向丝杆、轴向电机、轴向轴承和系统。

①更换主轴轴承:由于更换主轴轴承是为了保证加工外圆和端面的精度,必须在更换轴承后,先行检验主轴的噪声在无异常的情况下,整机噪声声压级不得超过83dB(A),然后进行加工精度检验,并检验加工工件的表面粗糙度。

篇3

由于进行数控化改造对于改造厂家来说,较杂又乱,但如何对改造的数控机床进行质量控制则是我们一直以来需要探讨的问题,在此谈一下如何进行改造数控车床的质量控制。

普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造,新机改造是用户购买普通车床或普通光机(指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床),改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。

1新机改造和旧机大修车床改造都必须经过如下相同改造

(1)更换X轴、Z轴丝杆、轴承、电机。

(2)增加电动刀架和主轴编码器。

(3)增加轴向电机的驱动装置,限制运行超程的行程开关,加装变频器(客户需要)以及为了加工和安全所需的电气部分。

(4)X轴、Z轴的丝杆两端支承面的配刮、滚珠丝杆副托架与床鞍的配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮。

(5)据需要增加防护设施,如各向丝杆的防护罩,安全防护门,行程开关的防护装置。

2新机改造和旧机大修车床改造的不同点

(1)新机改造的主轴和尾座部分未进行改动,主轴部分和尾座部分无须进行再改造。

(2)旧机大修车床由于经过长时间使用,导轨已磨损,为了保证大修后,能继续长时间使用而不变形,必须经过淬火工序,然后磨导轨,且磨导轨后必须保证导轨硬度≥HRC47。

(3)旧机大修车床应根据客户需要对主轴部分和尾座部分进行改造和调整。

3新机改造和大修机床改造的精度检验是检验的重要项目

精度检验执行JB/T8324.1-1996《简式数控卧式车床精度》。

4新车床改造的精度质量控制如下

(1)铲刮检验。新车床改造经过对X轴、Z轴的丝杆两端支承面的进行配刮、对滚珠丝杆副托架与床鞍进行配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮等。车床的主轴、尾座部分未拆动。检验方法如下:用配合面进行涂色,相互配合面进行结合,并相对摩擦,然后对铲刮面进行铲刮点数检验,并对结合处用塞尺进行结合程度检验,其中刮研点不得低于6点/25*25mm,0.03mm的塞尺塞结合处,不入。

(2)丝杆与导轨平行度检验:装配丝杆时,丝杆与导轨的平行度必须≤0.02mm。

(3)精度检验的G1项中导轨在垂直平面内的直线度(只许凸)应由普通车床厂家进行保证,不作为重点检验项目。

(4)精度检验中的主轴部分精度G4、G5、G6项也应由普通车床厂家进行保证,不作为重点检验项目。

(5)G11项床头、尾座两顶尖的等高度由普通车床厂家进行保证,不作为改造厂家质量控制的重点项目。

5用户大修车床改造的精度检验

由于进行了磨导轨,基准面已变动,所以精度检验中的所有项目必须进行检验,且应严格进行控制,以保证改造后的使用性能。

6大修车床改造和新机改造的其它质量重要控制点

(1)锈蚀检查:各横、纵向导轨面,主轴、主轴法兰盘,尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必须采取防锈措施,如清洗干净后,用脂等进行防锈检查:铲刮面、丝杆和轴承在进行装配前必须清洗干净,不得留有红丹粉、铁削和其它脏物质;电箱内侧、防护罩内侧无灰尘、脏物。

(3)渗漏检查:大修车床改造的主轴轴承和齿轮等必须保持,大修车床改造和新车床改造的轴向丝杆和轴承必须有,必须有冷却装置,且以上和冷却中接头处,油、水箱等处都不得有渗漏现象。

(4)机床噪声、温升、转速、空运转试验:

①主轴在各种转速下连续空运转4min,其中最高转速运转时间不小于2小时。整机空运行时间≥16h,对圆弧、螺纹、外圆、端面等循环车削进行模拟空运行试验。

②主轴轴承温度稳定后,测轴承温度及温升滚动轴承:温度≤70℃,温升≤40℃;滑动轴承:温度≤60℃,温升≤30℃。

③机床噪声声压级空运转条件下≤83dB(A),且机床有无不正常尖叫、冲击声。各轴方向进给运动进行应平稳,无明显振动、颤动和爬行现象。

④机床连续空运转试验在规定连续空运转时间内,无故障,运行可靠,稳定。

(5)用户更换部件(包括机床部分的维修)的改造:由于车床更换部件的改造项目较多,主要是更换主轴轴承、轴向丝杆、轴向电机、轴向轴承和系统。

①更换主轴轴承:由于更换主轴轴承是为了保证加工外圆和端面的精度,必须在更换轴承后,先行检验主轴的噪声在无异常的情况下,整机噪声声压级不得超过83dB(A),然后进行加工精度检验,并检验加工工件的表面粗糙度。

篇4

数控车换刀一般的过程是:换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后,电机反转缩紧刀架。在我维修数控车的过程中遇到了以下几个故障现象。

故障一:一台四刀位数控车床,发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象。

故障分析:由于只有一号刀找不到刀位,可以排除机械传动方面的问题,确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致该刀位信号不能输送给PLC。对照电路图利用万用表检查后发现:1号刀位霍尔元件的24V供电正常,GND线路为正常,T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。

解决办法:更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到。

故障二:一台六刀位数控车床,换刀时所有刀位都找不到,刀架旋转数周后停止,并且数控系统显示换刀报警:换刀超时或没有信号输入。

故障分析查找:对于该故障,仍可以排除机械故障,归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原因有以下几种:1.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图,利用万用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。结果发现:刀架检测线路端子排上的24V供电电压为0V,其它线路均正常。以该线为线索沿线查找,发现从电气柜引出的24V线头脱落,接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。

解决办法:利用同规格导线替代断线后,故障排除。

故障三:一台配有FANUC-0imate系统大连机床厂的六刀位车床,选刀正常但是当所选刀位到位之后不能正常锁紧。系统报警:换刀超时。

故障分析查找:刀架选刀正常,正转正常,就是不能反向锁紧。说明蜗轮蜗杆传动正常,初步定为电气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上,发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关来控制发出的,是不是该开关即周围线路存在问题呢?为了确认这个故障原因,打开刀架的顶盖和侧盖,利用万用表参照电路图检查线路,发现线路未有开路和短路,通过用手按动刀架反向锁紧位置开关,观察梯形图显示有信号输入,至此排除电气线路问题。推断可能是挡块运动不到位,位置微动开关未动作。于是重新换刀一次来观察一下,结果发现:果然挡块未运动到位。于是把挡块螺栓拧紧,试换刀一次正常。再换一次刀,原故障又出现了,同时发现蜗杆端的轴套打滑并且爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块不能到位?于是把该轴套进行了轴向定位处理,将刀架顶盖装好。结果刀架锁紧正常了。

解决办法:对轴套进行轴向定位故障解决。

二、稳压电源故障

机床在运行时机床照明灯突然不亮,机床操作面板灯也不亮,系统电源正常,同时系统急停报警,和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。

故障分析检查:经询问当时操作人员,没有违规操作,排除人为原因,也可以排除机械原因,应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示,这些失电区域都和24V有关,并且该机床拥有两个稳压电源,一个是I/O接口电源,另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关,于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮,说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道,稳压电源有电流短路和过载保护的功能,当电源短路或过载时自动关断电源输出,以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来,结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源,负载不大,也不会出现过载现象,应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显:由于该线与机床发生对地短路,造成该稳压电源处于自我保护状态,使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止,导致发生以上故障。至于变频器报警可能24V信号不能到位发出报警。

解决办法:用绝缘胶布把接头处重新包好,重新上电开机所有故障解决,报警解除照明灯也亮了。

三、系统程序锁故障

一台数控车,配有FANUC-0i-mate系统,无法输入对刀值等参数,不能编辑程序,并伴有报警。

故障分析检查:对此现象首先想到了程序保护开关,通过对比正常的系统发现:与系统锁住时现象一样。所以怀疑系统锁开关坏了,但经过短接,仍不能解决问题。通过观察故障系统的梯形图发现X56输入点无信号输入,说明这条输入线路断路。沿着这条线号利用万用表检查,发现在操作面板后面选轴开关接头处线头脱落,导致线路无法输入信号,使PLC逻辑关系不正确,才出现以上故障。

解决办法:用烙铁焊锡把脱落的线头重新焊接好,报警解除,参数输入正常,故障消失。

四、结束语

以上维修案例,可作为类似故障的排除参考。一般地,对于任何故障,首先是根据现象,根据原理来判断故障点,分析每一个可能性,如一个开关,一个线接头,一个螺钉都会是都会是故障原因,参照之前的操作、维修历史进行分析,能有利于缩小查找范围,有利于提高维修的效率。

参考文献:

[1]FANUC-0i-mate使用说明书.

[2]大连机床集团数控车床电器说明书.

篇5

1.2、这个模块的教学目标:主要让学生掌握数控加工基础理论,为实作打下足够的理论基础。

1.3、模块的教学内容包括:

数控机床的产生、发展、组成、分类、特点、数控机床的坐标系。工序的划分及必备的工艺基础知识,包括切削用量及工装设备的选择的基础知识。

安排教学时数:20学时。

通过这个模块,学生要有对数控车床的最基本的认识,对数控编程要有最一个感性的理解。

2.能够掌握数控操作入门模块:

2.1、数控操作入门,让学生熟悉数控机床的各种运动状态,掌握坐标系在实作时的实质含意。要求学生不是要学得快,而是要学得好。进而让教学的内容更丰富,一方面手动操作数控机床,要求学生熟练掌握数控机床的结构及运动状态,坐标方向,并能用手动的方式加工简单零件;另一方面定义工件坐标系,要求学生能够独立建立工作坐标系,并能自动加工简单零件,要求手动切断。

2.2、教学课时:20学时(包括相关的理论课时)。

相关的理论教学是要学生在实际的操作和现场充分认识数控车床的结构及运动状况,为其自动操作打下坚实的基础,这是专门针对现在的学生空间理解能力弱而设定的一个模块。

3.掌握单把刀具自动加工模块:这是数控操作基础的升华过渡模块

3.1、单把刀具自动加工模块让学生能够完全独立地建立工作工件系并自动加工一些简单的零件,并能够掌握怎样在加工中保证加工精度的基本知识,要求学生能够独立磨外圆刀。

3.2、单把刀具自动加工模块教学内容:

3.2.1、阶梯小轴的加工。要求能独立编制简单零件的自动加工程序并完成自动加工过程。用手动的方式切断。并在实践中进一步理解加工阶段的划分原则及切削用量的选择原则,以达到要求的加工精度。

3.2.2、实训课题二:锥度的加工。

3.2.3、实训课题三:圆弧面加工。

3.2.4、实训课题四:圆角及倒角的加工。

3.3、教学课时:40学时(包括相关的理论课时)。

原本在数控加工中是不能截然的将单把刀和多把刀的自动加工分开,但是由于我们是针对特殊的群体,基础特别薄弱的学生,所以我认为在教学中设定这个模块有助于学生深入理解数控程序的编定方法及自动加工过程中一些技巧。而且通过实践教学确实取得了很好的效果,基本上所有的学生都能掌握最基本的自动加工程序及工件坐标系的确定,起到了很好的过渡作用。

4.多把刀具自动加工模块:这是数控操作的深化模块

4.1、多把刀具自动加工模块,让学生能够编制较为复杂零件的数控程序并能使用多把刀具自动加工一些较为复杂的零件,并能进一步掌握怎样在数控加工中保证加工精度的方法。

4.2、这个模块的的教学内容:

4.2.1、实训课题一:对刀的操作(对切断刀)。要求学生能够独立对刀,保证两把刀具的坐标同一性,并用两把刀具自动加工简单外圆,不要求切断。

4.2.2、实训课题二:切槽及切断加工。要求学生能够独立编制切槽及切断程序。并自动加工零件,要求自动切断。

4.2.3、实训课题三:切宽槽加工。要求学生能够独立编制切宽槽程序,并自动加工及切断零件。

4.2.4、实训课题四:螺纹加工。要求学生能够对螺纹刀具,保证多把刀具的坐标同一性。能够编制简单螺纹零件的程序并自动加工及切断。

4.2.5:内凹圆弧的加工。要求学生掌握内凹圆弧的编程方法,并自动加工内凹圆弧。

4.3、教学课时:40学时(包括相关的理论课时)。

在学生掌握了最基本的数控编程及操作技术的前提下,更进一步深化所学的基本知识,使学生对前一个模块的知识理解更深刻,更具体,起到了很好的知识扩展和延伸作用。

5.外轮廓综合零件加工:这个模块为综合训练模块

5.1、外轮廓综合零件加工,要求学生能够熟练编制复杂零件的程序,并自动加工、切断并保证加工质量,熟练掌握多把刀具的对刀操作。

5.2、这个模块的教学内容:

5.2.1、实训课题一:综合零件一加工。要求独立编制复杂零件的程序及自动加工及自动切断,保证加工质量,熟练对刀。

5.2.2、实训课题二:综合零件二加工。要求同上。

5.2.3、实训课题三:综合零件三加工。要求同上。

5.2.4、实训课题四:综合零件四加工。要求同上。

5.3、教学课时:40学时(包括相关的理论课时)。

在这个阶段学生把所学的知识融会贯通,形成完整的知识链,并在操作上达到非常熟练的程度。还可以在这个阶段划分出学生接受知识的层次,以备下一步因材施教。

二.强化训练阶段:(含三个模块)

6.异型表面的加工:这个模块为强化模块(针对优生使用)

6.1、这个模块的教学目标:要求学生能够编制较特殊地一些零件表面的自动加工程序,并能自行选择刀具,初步掌握刀具的一些特殊要求。

6.2、这个模块的教学内容:

实训课题一:较深内凹表面的加工。要求学生掌握异型表面对刀具的特殊要求,并能编制简单异型表面的程序且自动加工。

实训课题二:手柄的加工。能编制较复杂异型零件的加工,满足复杂异型表面对刀具的特殊要求。

实训课题三:葫芦的加工。

7.内孔表面加工:这个模块为强化模块(针对优生使用)

7.1、这个模块的教学目标:要求学生初步掌握对内孔表面的数控编程及自动加工方法。

7.2、这个模块的教学内容:

实训课题一:光孔的加工。要求学生能够独立编制光孔加工程序并完成自动加工,保证加工质量。

实训课题二:圆弧内孔的加工。

实训课题三:螺纹内孔的加工。

8.配合零件的加工:这个模块为竞赛模块(针对竞赛学生使用)

8.1、这个模块的教学目标:要求学生能够加工较复杂的配合零件,并达到相关的配合要求,同时要能独立制作一些必需的专用夹具,刃磨刀具等工装设备。

篇6

数控车削加工主要包括工艺分析、程序编制、装刀、装工件、对刀、粗加工、半精加工、精加工。而数控车削的工艺分析是数控车削加工顺利完成的保障。

数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面:

(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工具、夹具的选择和调整设计;(四)切削用量选择;(五)工序、工步的设计;(六)加工轨迹的计算和优化;(七)编制数控加工工艺技术文件。

笔者观察了很多数控车的技术工人,阅读了不少关于数控车削加工工艺的文章,发现大部分的使用者采用选择并确定零件的数控车削加工内容、零件图分析、夹具和刀具的选择、切削用量选择、划分工序及拟定加工顺序、加工轨迹的计算和优化、编制数控加工工艺技术文件的顺序来进行工艺分析。

但是笔者分析了上述的顺序之后,发现有点不妥。因为整个零件的工序、工步的设计是工艺分析这一环节中最重要的一部分内容。工序、工步的设计直接关系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的设计不合理将直接导致零件的形位公差达不到要求。换言之就是工序、工步的设计不合理直接导致产生次品。

二、分析问题

目前,数控车床的使用者的操作水平非常高,并且能够独立解决很多操作上的难题,但是他们的理论水平不是很高,这是造成工艺分析顺序不合理的主要原因。

造成工艺分析顺序不合理的另一个原因是企业的工量具设备不足。

三、解决问题

其实分析了工艺分析顺序不合理的现象和原因之后,解决问题就非常容易了。需要做的工作只要将对零件的分析顺序稍做调整就可以。

笔者认为合理的工艺分析步骤应该是:

(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工序、工步的设计;(四)工具、夹具的选择和调整设计;(五)切削用量选择;

(六)加工轨迹的计算和优化;(七)编制数控加工工艺技术文件。

本文主要对二、三、四、五三个步骤进行详细的阐述。

(一)零件图分析

零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性,选择工艺基准。

1.选择基准

零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点,以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。

2.节点坐标计算

在手工编程时,要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。

3.精度和技术要求分析

对被加工零件的精度和技术进行分析,是零件工艺性分析的重要内容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上,才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。

(二)工序、工步的设计

1.工序划分的原则

在数控车床上加工零件,常用的工序的划分原则有两种。

(1)保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中,粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响,则应将粗、精加工分开进行。

(2)提高生产效率原则。为减少换刀次数,节省换刀时间,提高生产效率,应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后,再换另一把刀来加工其他部位,同时应尽量减少空行程。

2.确定加工顺序

制定加工顺序一般遵循下列原则:

(1)先粗后精。按照粗车半精车精车的顺序进行,逐步提高加工精度。

(2)先近后远。离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。此外,先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性,改善其切削条件。

(3)内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件,应先进行内外表面的粗加工,后进行内外表面的精加工。

(4)基面先行。用作精基准的表面应优先加工出来,定位基准的表面越精确,装夹误差越小。

(三)夹具和刀具的选择

1.工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面,尽量减少装夹次数,以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件,通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件,则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外,还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择。

2.刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外,还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大,能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下,采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命,提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

(四)切削用量选择

数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S(或切削速度υ)及进给速度F(或进给量f)。

切削用量的选择原则,合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求,以及刀具的耐用度去选择,也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是:粗车时,首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap;其次选择较大的进给量f;最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ。增大背吃刀量可减少走刀次数,提高加工效率,增大进给量有利于断屑。精车时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高加工效率,因此宜选用较小的背吃刀量和进给量,尽可能地提高加工速度。主轴转速S(r/min)可根据切削速度υ(mm/min)由公式S=υ1000/πD(D为工件或刀/具直径mm)计算得出,也可以查表或根据实践经验确定。

三、结语

数控机床作为一种高效率的设备,欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点,除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外,还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺,以得到最优的加工方案。

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2数控车床主轴变频的系统结构与运行模式

2.1主轴变频控制的基本原理

由异步电机理论可知,主轴电机的转速公式为:

n=(60f/p)×(1-s)

其中P—电动机的极对数,s—转差率,f—供电电源的频率,n—电动机的转速。从上式可看出,电机转速与频率近似成正比,改变频率即可以平滑地调节电机转速,而对于变频器而言,其频率的调节范围是很宽的,可在0~400Hz(甚至更高频率)之间任意调节,因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。

当然,转速提高后,还应考虑到对其轴承及绕组的影响,防止电机过分磨损及过热,一般可以通过设定最高频率来进行限定。

图1所示为变频器在数控车床的应用,其中变频器与数控装置的联系通常包括:(1)数控装置到变频器的正反转信号;(2)数控装置到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。

2.2主轴变频控制的系统构成

不使用变频器进行变速传动的数控车床一般用时间控制器确认电机转速到达指令速度开始进刀,而使用变频器后,机床可按指令信号进刀,这样一来就提高了效率。如果被加工件如图2(1)所示所示形状,则由图2(1)中看出,对应于工件的AB段,主轴速度维持在1000rpm,对应于BC段,电机拖动主轴成恒线速度移动,但转速却是联系变化的,从而实现高精度切削。

在本系统中,速度信号的传递是通过数控装置到变频器的模拟给定通道(电压或电流),通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置,数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置,以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。

3无速度传感器的矢量控制变频器

3.1主轴变频器的基本选型

目前较为简单的一类变频器是V/F控制(简称标量控制),它就是一种电压发生模式装置,对调频过程中的电压进行给定变化模式调节,常见的有线性V/F控制(用于恒转矩)和平方V/F控制(用于风机水泵变转矩)。

标量控制的弱点在于低频转矩不够(需要转矩提升)、速度稳定性不好(调速范围1:10),因此在车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰,而矢量控制的变频器正逐步进行推广。

所谓矢量控制,最通俗的讲,为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能,通过控制变频器输出电流的大小、频率及其相位,用以维持电机内部的磁通为设定值,产生所需要的转矩。

矢量控制相对于标量控制而言,其优点有:(1)控制特性非常优良,可以直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美;(2)能适应要求高速响应的场合;(3)调速范围大(1:100);(4)可进行转矩控制。

当然相对于标量控制而言,矢量控制的结构复杂、计算烦琐,而且必须存贮和频繁地使用电动机的参数。矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式,区别在于后者具有更高的速度控制精度(万分之五),而前者为千分之五,但是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求,所以这里推荐并介绍无速度传感器的矢量变频器。

.2无速度传感器的矢量变频器

无速度传感器的矢量变频器目前包括西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有成熟的产品推出,总结各自产品的特点,它们都具有以下特点:(1)电机参数自动辩识和手动输入相结合;(2)过载能力强,如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s;(3)低频高输出转矩,如150%额定转矩/1HZ;(4)各种保护齐全(通俗地讲,就是不容易炸模块)。

无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性,而且改善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。图3所示,为某品牌无速度传感器变频器产品在低频和正常频段时的转矩测试数据(电机为5.5kW/4极)。从图中可知,其在低速范围时同样可以产生强大的转矩。在实验中,我们同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变频进行比较发现,前者具有更强的输出力矩,切削力几乎与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。

3.3矢量控制中的电机参数辨识

由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流,因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从图4的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出,电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外,还有R1(定子电阻)、X11(定子漏感抗)、R2(转子电阻)、X21(转子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空载电流)。

参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种,其中在静止辨识中,变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗,并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中,变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。

在参数辨识中,必须注意:(1)若旋转辨识中出现过流或过压故障,可适当增减加减速时间;(2)旋转辨识只能在空载中进行;(3)如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。

3.4数控车床主轴变频矢量控制的功能设置

从图1中可以看出,使用在主轴中变频器的功能设置分以下几部分:

(1)矢量控制方式的设定和电机参数;

(2)开关量数字输入和输出;

(3)模拟量输入特性曲线;

(4)SR速度闭环参数设定。

4结束语

对于数控车床的主轴电机,使用了无速度传感器的变频调速器的矢量控制后,具有以下显著优点:大幅度降低维护费用,甚至是免维护的;可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。

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1.前言

数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床。它配备多工位刀塔或动力刀塔,机床就具有广泛的加工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件,数控车床又称为 CNC车床,即计算机数字控制车床,是目前国内使用量最大,覆盖面最广的一种数控机床,约占数控机床总数的25%。数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

2. 如何合理使用数控车床

(1)做好试运转前的准备

数控车床几何精度检验合格后,需要对整机进行清理。用浸有清洗剂的棉布或绸布,不得用棉纱或纱布。论文写作,管理。清洗掉数控车床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗数控车床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以数控车床规定使滑油。仔细检查数控车床各部位是否按要求加了油,冷却箱中是否加足冷却液。数控车床液压站、自动间装置的油是否到油位批示器规定的部位。 检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常,各插装集成电路板是否到位。 通电启动集中装轩,使各部位及油路中充满油。做好数控车床各部件动作前的一切准备。

(2)数控车床操作、维修人员必须是掌握相应数控车床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员,且必须按安全操作规程及安全操作规定操作数控车床;数控车床的PLC程序是数控车床制造商按数控车床需要设计的,不需要修改。不正确的修改,操作数控车床可能造成数控车床的损坏,甚至伤害操作者;除一些供用户使用并可以改动的参数外,其它系统参数、主轴参数、伺服参数等,用户不能私自修改,否则将给操作者带来数控车床、工件、人身等伤害;修改参数后,进行第一次加工时,数控车床在不装刀具小型数控铣床和工件的情况下用数控车床锁住、单程序段等方式进行试运行,确认数控车床正常后再使用数控车床;数控车床全部连接器、接头等,不允许带电拔、插操作。非专业人员不得打开电柜门,打开电柜门前必须确认已经关掉了数控车床总电源开关。

(3)正确进行超程复位和急停复位。

数控车床在运行过程中或手动运行时出于操作不慎或程序问题,导致往某一方向的运行超出数控车床的行程(即超程),此时行程开关压下,数控车床在这一运动方向上自动锁住运行,应往相反方向运行数控车床直至解除超程报警,恢复正常。

当加工操作过程中发生紧急情况时,按下操作面板上的“急停”按钮采取白我保护后,计算机仍继续工作,但伺服电源和电动机已断电。经手工控制使得数控车床恢复正常后,可继续进行加工操作。

(4)重视工作环境,避开阳光直射,安装防振装置,并尽量远离振动源。数控车床附近不应有电焊机、高频处理等数控车床,避免高温对数控车床精度的影响。始终保持数控车床的清洁与完整,周围工具、刀具及附属数控车床要整齐摆放。数控车床需要的压缩空气压力应符合标准,并保持清洁。通风管路严禁使用镀锌铁管,防止铁锈堵塞过滤器。要定期检查和维护气、液分离器,严禁水分进入气路。要有保护环节与装置。装置要保持清沾、油路畅通,各部位良好。油液必须符合标准,并经过滤。过滤装置要定期清洗、更换滤芯,经检验合格才能使用。电气系统的控制柜和强电柜门,应尽量少开。防止灰尘、油雾对电子元器件的腐蚀及损坏。论文写作,管理。经常清理数控装置的散热通风系统,使数控系统可靠地运行。数控装置的正常工作温度为55℃-60℃。有超温情况时,一定要立即停机检测。论文写作,管理。数控装置储存器(RW)的电池由系统自行随时测定报警,及时更换才能继续维持RW中的参数和程序等数据。更换电池时要在通电情况厂,切忌在断电情况下拔掉电池,防止数据丢失。插板、印制电路板(如EPROM块等)不能在通电情况F插拨,否则会出现一些无法补救的故障。也不要经常进行断电插拨。论文写作,管理。论文写作,管理。在加工工件前,必须先对各坐标进行检测加工。操作者必须齐数控车床启动后进行“归零”操作,防止数据丢失。数控车床精密测量装置不能随意拆动。复查程序,经模拟试验后再正式开始停机两周以上时应及时给数控车床通电,数控车床参数设置不能随意修改,以免影响数控车床性能发挥。误操作时要即时向维修人员说明情况,进行即时处理。数控车床外部结构简化,密封可靠,自诊断功能日益完善,在对其的日常维护中除需对必要部分进行清洁擦拭外,不得任意拆卸其他部位。

(5)加强数控车床管理

数控车床管理是数控车床管理的重要内容之一,是企业数控车床管理中不可忽视的环节。数控车床是防止和延缓零件磨损和其他形式失效的重要手段之一。加强数控车床的管理工作,并把它建立在科学管理的基础上,按技术规范的要求,正确选用各类材料,并按规定的时间、部位、数量进行,以降低摩擦、减少磨损,使数控车床有良好的是数控车床安全、稳定、持续、高效运行的重要保证,对于企业减少能耗,降低成本,降低数控车床故障发生率,延长数控车床使用寿命,保持数控车床完好并充分发挥数控车床效能和社会经济效益都具有十分重要的意义。

掌握工作重点,即保持清洁,合理用油,按时定量,方法得当,不漏防堵。要求他们在主管人员的指导下,遵守换油规程,执行数控车床卡片的规定,做好数控车床循检工作,并认真填写好记录。可以将部位、名称及加油点数;每个加油点油脂牌号;加、换油时间;每次加、换油数量;每个加、换油点的负责人编制成图表。维护人员要认真执行,并做好运行记录。专业人员要定期检查和不定期抽查图表执行情况,发现问题及时处理。论文写作,管理。点检人员必须随时注意数控车床各部状况,发现问题及时报告和处理。

参考文献:

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[2]孙伟.回转工作台式加工中心工件坐标系的快速确定[J].机械制造,2002,(03).

[3]陆凤云,李景慧,苏显清.采用CAD作图法完成数控编程各节点的计算[J].机械制造,2002,(07).

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机械结构虚拟优化设计是以计算机建模和仿真技术为基础,集计算机图形学、虚拟现实技术、机械动力学、有限元分析、优化设计等技术为一体,由多学科知识组成的综合系统技术,是机械结构动力学设计技术在计算机环境中数字化、图像化的映射。本文分析了机械产品虚拟动态优化设计的一般过程,以数控车床关键部件一尾架为例,建立了三维可视化的有限元CAE模型,通过对模型进行结构分析,实现该部件结构的动态优化。

1机械结构虚拟动态优化设计过程

机械产品虚拟动态设计的一般过程是:先建立满足工作性能要求的产品初始CAD模型(初步设计图样),然后对产品结构进行动力学建模和动态特性分析,再根据工程实际情况,给出结构动态特性的要求或预定的动态设计目标,按结构动力学“逆问题”方法直接求解设计参数,或按结构“正问题”分析法,进行结构改进设计,直到满足预期性能设计要求,从而获得一个具有良好静、动态特性的产品设计方案,如图1所示。结构动态设计的主要内容包括:

(1)建立一个切合实际的结构动力学模型;

(2)选择有效的动态优化设计方法。

2机械结构建模分析及优化实例

以数控车床关键部件尾架为例进行研究。数控车床动态设计是在“正问题”处理方法的基础上进行的,数控车床共有零、部件800多个,其中对整机结构性能影响大的零、部件主要有以下几个:床身、主轴箱、尾架等。为使整机具有良好的动态性能,必须对关键部件进行优化。为此,应先建立数控车床主要部件的几何模型和满足其动力学特征的有限元模型,进行动态分析,根据动态分析的结果对原部件结构设计的薄弱环节进行动力学修改和结构分析优化,最终得到一个具有良好静、动态特性的产品设计方案。

数控车床的尾架安置在床身的尾架导轨上,并可沿此导轨调整其纵向位置。尾架套筒的锥孔装有后顶尖,用以支撑工件。由于尾架顶尖与主轴箱卡盘的同轴度直接影响着车床加工零件的精度,因此,尾架的结构是否合理对保证车床加工高精度很重要。

如图2为尾架系统的有限元模型,考虑到实际情况,将尾架导轨与两导轨座作为一体处理,尾架体与导轨之间以互为接触单元为主,每个导轨座均布4个全约束点,系统共有单元7 049个。得到尾架系统前三阶振型如图3(a),3(b),3(c)所示。表1列出了尾架系统计算频率及振型特性。

由分析可知,该尾架系统刚度很弱,相当于简支梁,是整机结构中非常薄弱的部分。综合新车床的布局,考虑铸造工艺性,尾架的导轨直接与床身一体,优化后的尾架由上下2部分组成,如图4所示,其有限元模型如图5所示。

建立改进尾架的有限元模型,系统共有2 210个体单元,对尾架上下2部分祸合12个节点,前三阶固有振型如表2所示。

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1 数控教学中存在的问题

数控专业涉及多门学科,且交叉程度高,具有很强的其理论性和实践性,数控专业的理论知识体系很复杂,实践操作要求高,因此数控专业的实践教学在教学中起着极为关键的作用,通过有效的计算机辅助实践教学能够促进学生了解数控车床的基本原理与结构,能够让学生加快掌握数控车床的基本操作技能,熟练操作cad/cam应用的方法与流程,最终提高综合能力,但是在实际数控教学过程中,往往受到教学条件和专业特征等因素的制约,导致在具体的教学中存在一些常见问题:(1)由于数控车床涉及多门学科,因此数控这门专业所需的理论知识体系相当复杂,而且许多教学内容很抽象、知识结构复杂,以往教师在课堂上单纯的讲解课本教学方式,导致学生难以理解,学习过程中选择逃过复杂的数控理论体系,导致学生普遍理论知识欠缺,最后必然导致学生难以理解接受理论知识;(2)数控车床综合应用多种技术,结构原理和生产过程是非常复杂,车床产品类型极为复杂,广泛应用于各行各业模型和各种数控车床,其价格远高于普通车床。数控车床价格太贵导致教学成本太高,因此学校在教学中不能将用于数控车床模型和数量配置完整,从而影响教学效果;(3)车床型号太多且价格昂贵,导致学校配置不能配齐所有车床型号,因此在实际教学中,学生不能对所有型号的数控车床进行实际的实践操作,导致学生在学校学校学到的知识,不能实际应用到企业;(4)当前职业教育广泛采用班级授课制,数控实训往往是一个班的同学在同一时间对数控实习室培训操作,训练设备的限制,很难确保每个学生数控车床操作培训,培训指导老师不能到每个学生调度监控和指导,这将导致在训练过程中存在安全隐患。

2 计算机辅助教学在数控教学中的应用措施

根据以上所述数控专业的专业特征及数控专业教学中存在的问题,可以利用现代技术计算机辅助数控教学,凭借计算机辅助教学有效的模拟效果提高数控专业的教学效果,具体措施包括:(1)数控专业理论中存在大量的抽象复杂的理论知识,传统的教学方式将导致学生很难理解,应用计算机辅助教学技术提高教学效果,数控车床的结构与原理极为复杂,而且很难找到实物演示观察,教师在讲解时难以表达清楚,学生很难理解掌握;这些抽象概念学生很难理解,采用计算机辅助教学技术,可以将复杂和抽象的教学内容简单化和具体化,从而让学生轻松地掌握这些复杂难懂的理论知识;在讲解数控指令等抽象内容时,可以运用计算机辅助教学技术将其实现功能形象地表达出来,从而将抽象内容具体化,应用计算机辅助教学技术可将教学内容形象化、具体化,还能突出重点、简化难点,并且能激发学生的学习兴趣,从而提高教学效果。(2)计算机辅助教学即利用硬件与软件结合构建虚拟实验室,在计算机网络上进行模拟、仿真各种实验操作,替代部分甚至全部传统的常规实验仪器设备,由于数控车床的型号和种类繁多,且更新换代极为快速,以职业学校的经济实力,不能将所有型号的实验设备配备齐全,可以充分利用计算机辅助软件构建虚拟实验室进行仿真。随着计算机辅助教学技术的日趋成熟,计算机仿真系统越来越完善,可模拟数控实际设备加工环境以及其工作状态也更加全面,可以验证数控加工程序更高的正确性和可靠性,计算机辅助数控加工仿真在数控教学中起着十分重要的作用,是现代数控专业实践教学的有效辅助方式。在虚拟实验室,利用计算机辅助处于虚拟环境中可动态分析观察数控工件制作程序的正确性和完整性,教师利用仿真平台进行工件加工操作演示,学生都能清楚的观察到每一个详细的操作步骤,学生自己也可以在虚拟实验室进行仿真实验操作,学生通过仿真实验,学校不必花费太多的经济就能够使学生得到实践练习的机会,仿真实验让学生加深对数控指令的理解,缩短对实际数控车床的熟悉时间,减少加工材料损耗和浪费,节约时间;(3)在学习一个段落或者一个知识点后,有必要进行一次有效的教学效果评价,但传统的单一的书面考试形式的评价模式的运作程序,将不能够提高学生的学习兴趣,不但影响评定效果,也不利于教学。应用计算机辅助教学技术教学的效果是可以测试学生在学习效果,通过仿真实验,对学生所学知识进行测试,可以直接反映教学效果,同时增加学生的学习兴趣。

3 结语

本文对数控专业教学的现状及存在的问题进行分析,对计算机辅助教学技术在数控专业中的应用进行研究,且提出了计算机辅助软件在数控专业教学中的具体的实施方案,计算机辅助在教学能够将抽象复杂的理论知识具体简单化,促进学生对其的理解,从而可以提高教学效果,提高了学生的知识与技能。

参考文献

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数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面:

(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工具、夹具的选择和调整设计;(四)工序、工步的设计;(五)加工轨迹的计算和优化;(六)数控车削加工程序的编写、校验与修改;(七)首件试加工与现场问题的处理;(八)编制数控加工工艺技术文件;总之,数控加工工艺内容较多,有些与普通机床加工相似。

二、数控车削加工工艺分析

工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否,对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序,要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言及编程格式,还应熟练掌握工件加工工艺,确定合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此,应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点,认真而详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有:根据图纸分析零件的加工要求及其合理性;确定工件在数控车床上的装夹方式;各表面的加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。

(一)零件图分析

零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性,选择工艺基准。

1.尺寸标注方法分析

零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点,以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准,可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸,以简化编程计算。

2.轮廓几何要素分析

在手工编程时,要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在零件图分析时,要分析几何元素的给定条件是否充分。

3.精度和技术要求分析

对被加工零件的精度和技术进行分析,是零件工艺性分析的重要内容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上,才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括:分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理;分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求,若达不到,允许采取其他加工方式弥补时,应给后续工序留有余量;对图纸上有位置精度要求的表面,应保证在一次装夹下完成;对表面粗糙度要求较高的表面,应采用恒线速度切削(注意:在车削端面时,应限制主轴最高转速)。

(二)夹具和刀具的选择

1.工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面,尽量减少装夹次数,以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件,通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件,则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外,还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择 。

2.刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外,还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大,能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下,采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命,提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

(1)尖形车刀。以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。其刀尖由直线性的主、副切削刃构成,如外圆偏刀、端面车刀等。这类车刀加工零件时,零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到。

(2)圆弧形车刀。除可车削内外圆表面外,特别适宜于车削各种光滑连接的成型面。其特征为:构成主切削刃的刀刃形状为一 圆度误差或线轮廓误差很小的圆弧,该圆弧刃的每一点都是圆弧形车刀的刀尖,因此刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上。

(3)成型车刀。即所加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中,常用的成型车刀有小半径圆弧车刀、车槽刀和螺纹车刀等。为了减少换刀时间和方便对刀,便于实现机械加工的标准化。数控车削加工中,应尽量采用机夹可转位式车刀。

(三)切削用量选择

数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S(或切削速度υ)及进给速度F(或进给量f )。

切削用量的选择原则,合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求,以及刀具的耐用度去选择,也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是:粗车时,首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap;其次选择较大的进给量f;最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ。增大背吃刀量可减少走刀次数,提高加工效率,增大进给量有利于断屑。精车时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高加工效率,因此宜选用较小的背吃刀量和进给量,尽可能地提高加工速度。主轴转速S(r/min )可根据切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D为工件或刀/具直径 mm)计算得出,也可以查表或根据实践经验确定。

(四)划分工序及拟定加工顺序

1.工序划分的原则

在数控车床上加工零件,常用的工序的划分原则有两种。

(1)保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中,粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响,则应将粗、精加工分开进行。

(2)提高生产效率原则。为减少换刀次数,节省换刀时间,提高生产效率,应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后,再换另一把刀来加工其他部位,同时应尽量减少空行程。

2.确定加工顺序

制定加工顺序一般遵循下列原则 :

(1)先粗后精。按照粗车半精车精车的顺序进行,逐步提高加工精度。

(2)先近后远。离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。此外,先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性,改善其切削条件。

(3)内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件,应先进行内外表面的粗加工,后进行内外表面的精加工。

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数控车床是机电一体化的典型产品,是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容,以完成切削任务,其动力约占整台车床的动力的70%~80%。基本控制是主轴的正、反转和停止,可自动换档和无级调速。

在目前数控车床中,主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。为满足数控车床对主轴驱动的要求,必须有以下性能:(1)宽调速范围,且速度稳定性能要高;(2)在断续负载下,电机的转速波动要小;(3)加减速时间短;(4)过载能力强;(5)噪声低、震动小、寿命长。

本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式,并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。

第1章变频器矢量控制阐述

70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens,AB,GE,Fuji等国际化大公司变频器上。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配,而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数,有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数,有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能,带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识,并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数,从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。

第2章数控车床主轴变频的系统结构与运行模式

2.1 主轴变频控制的基本原理

由异步电机理论可知,主轴电机的转速公式为:

n=(60f/p)×(1-s)

其中P—电动机的极对数,s—转差率,f—供电电源的频率,n—电动机的转速。从上式可看出,电机转速与频率近似成正比,改变频率即可以平滑地调节电机转速,而对于变频器而言,其频率的调节范围是很宽的,可在0~400Hz(甚至更高频率)之间任意调节,因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。

当然,转速提高后,还应考虑到对其轴承及绕组的影响,防止电机过分磨损及过热,一般可以通过设定最高频率来进行限定。

图2-1 变频器在数控床上的应用

图2-1所示为变频器在数控车床的应用,其中变频器与数控装置的联系通常包括:(1)数控装置到变频器的正反转信号;(2)数控装置到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。

2.2 主轴变频控制的系统构成

不使用变频器进行变速传动的数控车床一般用时间控制器确认电机转速到达指令速度开始进刀,而使用变频器后,机床可按指令信号进刀,这样一来就提高了效率。如果被加工件如图2-2所示所示形状,则由图2-2中看出,对应于工件的AB段,主轴速度维持在1000rpm,对应于BC段,电机拖动主轴成恒线速度移动,但转速却是联系变化的,从而实现高精度切削。

图2-2 主轴变频器系统构成示意

在本系统中,速度信号的传递是通过数控装置到变频器的模拟给定通道(电压或电流),通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置,数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置,以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。

第3章无速度传感器的矢量控制变频器

3.1 主轴变频器的基本选型

目前较为简单的一类变频器是V/F控制(简称标量控制),它就是一种电压发生模式装置,对调频过程中的电压进行给定变化模式调节,常见的有线性V/F控制(用于恒转矩)和平方V/F控制(用于风机水泵变转矩)。

标量控制的弱点在于低频转矩不够(需要转矩提升)、速度稳定性不好(调速范围1:10),因此在车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰,而矢量控制的变频器正逐步进行推广。

所谓矢量控制,最通俗的讲,为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能,通过控制变频器输出电流的大小、频率及其相位,用以维持电机内部的磁通为设定值,产生所需要的转矩。

矢量控制相对于标量控制而言,其优点有:(1)控制特性非常优良,可以直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美;(2)能适应要求高速响应的场合;(3)调速范围大(1:100);(4)可进行转矩控制。

当然相对于标量控制而言,矢量控制的结构复杂、计算烦琐,而且必须存贮和频繁地使用电动机的参数。矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式,区别在于后者具有更高的速度控制精度(万分之五),而前者为千分之五,但是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求,所以这里推荐并介绍无速度传感器的矢量变频器。

3.2 无速度传感器的矢量变频器

无速度传感器的矢量变频器目前包括西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有成熟的产品推出,总结各自产品的特点,它们都具有以下特点:(1)电机参数自动辩识和手动输入相结合;(2)过载能力强,如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s;(3)低频高输出转矩,如150%额定转矩/1HZ;(4)各种保护齐全(通俗地讲,就是不容易炸模块)。

无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性,而且改善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。图3-1所示,为某品牌无速度传感器变频器产品在低频和正常频段时的转矩测试数据(电机为5.5kW/4极)。从图中可知,其在低速范围时同样可以产生强大的转矩。在实验中,我们同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变频进行比较发现,前者具有更强的输出力矩,切削力几乎与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。

图3-1 无传感器矢量变频器的转矩特性

3.3 矢量控制中的电机参数辨识

由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流,因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从图3-2的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出,电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外,还有R1(定子电阻)、X11(定子漏感抗)、R2(转子电阻)、X21(转子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空载电流)。

参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种,其中在静止辨识中,变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗,并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中,变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。

图3-2 异步电动机稳定态等效电路

在参数辨识中,必须注意:(1)若旋转辨识中出现过流或过压故障,可适当增减加减速时间;(2)旋转辨识只能在空载中进行;(3)如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。

3.4 数控车床主轴变频矢量控制的功能设置

从图1-1中可以看出,使用在主轴中变频器的功能设置分以下几部分:

1 矢量控制方式的设定和电机参数;

2 开关量数字输入和输出;

3 模拟量输入特性曲线;

4 SR速度闭环参数设定。

第4章结束语

对于数控车床的主轴电机,使用了无速度传感器的变频调速器的矢量控制后,具有以下显著优点:大幅度降低维护费用,甚至是免维护的;可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。

参考文献

1. 王侃夫. 数控机床控制技术与系统[M]. 北京:机械工业出版社,2002.

2. 杜金城. 电气变频调速设计技术[M]. 北京:中国电力出版社,2001.

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一、轴承加工效率问题

目前,通用型数控机床出厂标准配置附件为三爪自定心手动卡盘、手动尾座。在生产过程中,工件装夹、尾座套筒移动和顶紧零件都需要靠手动完成。据笔者测算,就目前的通用型数控机床来说,批量加工一个轴承零件内外圈平均需要85秒,其中装夹零件的辅助时间约为60秒。装夹过程完全由手工完成,自动化程度低,加工者耗费大量的工作时间,用工成本大,无疑增加了企业的生产成本,降低了市场竞争力。此外,机床在进行多次手工装夹、定位时都会产生一定的误差,轴承内外圈加工精度会受到影响。因此,对于批量生产来讲,随着企业用工成本的增加,无论从生产成本核算、加工工艺方面、还是设备利用率上考虑,都是不经济、不合理的,较明显地影响了轴承生产企业的经济效益。

二、机床改造项目实施目标

1.提升教师作为“工程师”能力和科研能力

(1)教师从理论走向实践。团队中大多数专业教师大学毕业后从教,本次技改项目涉及的软件绘图、气动安装与夹紧力计算、电气控制改造等知识大多在大学里学过理论知识,但却基本未涉及实践。系统地以“工程师”的角度去设计、安装一个技术项目,是对教师综合能力的考量。

(2)技改项目衍生“副产品”。大多数教师常年讲授2~3门课程,其他课程知识除了在大学学习外,工作中基本不涉及。这既是所学浪费,也使教师授课时只能“就事论事”,很少把有关课程知识和技能融会贯通并传授给学生。通过技改项目实践,上述问题能够较好地“补短板”,并衍生论文、课题、微视频等“副产品”。

2.数控车床技改项目内容

企业技术人员与笔者教师团队选择六台数控车床对装夹部分进行改造。

(1)主轴夹紧部件改造。对其中四台CAK4085di数控车床进行了主轴尾端、前端两部分改造,用于加工轴承内孔的装夹。机床主轴尾端主要是增加气压夹紧缸和气动元件,将添加的法兰盘和气压夹紧缸连接,为夹具的夹紧和张开提供动力。机床主轴前端主要是取下三爪自定心卡盘,将主轴前端的法兰盘和整套夹具连接利用气动夹紧缸和夹具之间的拉杆连接来实现夹具夹紧和松开的动作,整体改造图如图1所示。选择四台数控车床的目的是检测对改造后的车床加工轴承内孔的稳定性。

(2)尾座的改造。对另外两台CAK6150数控车床的手动尾座加装气缸来推动尾座实现自动顶紧,用于加工轴承外圈外径。同样,选择两台数控车床的目的也是检测对改造后的车床的加工轴承外径的稳定性。

(3)气压控制系统改造:增加夹紧回转缸、尾座的气压系统,为自动夹紧、顶紧提供动力。

(4)电气部分的改造:利用原有的数控系统控制电路来实现汽缸夹紧缸电磁阀和尾座汽缸电磁阀的动作。

每次工件装夹后,气动自定心夹紧夹具和气压夹紧缸之间的拉杆自动对工件夹紧,同时,气压尾座自动顶紧芯轴,整个过程完全由自动控制,提升了车床装夹工件的效率。

三、机床改造措施

1.主S夹紧部件改造

(1)弹簧筒夹定心夹紧机构设计。弹簧筒夹定心夹紧机构设计主要包括夹筒和夹具体两部分,如上页图2所示。

根据轴承加工零件以轴线、对称中心为工序基准的特点,采用定心夹紧机构。弹簧筒夹作为定心夹紧机构,由以外圆柱面为定位基准线装夹工件的弹簧夹头构成,其主要元件为弹性夹筒。将弹性夹筒设计成一个锥型套筒,表面开出4~6条轴向槽,在结构上分成卡爪A、簧片B和导向部分三个部分。当筒夹往后拉时,夹具体的锥套将迫使夹筒沿径向收缩变形,从而使工件外圆定心被夹紧。

工件以外圆柱面做定位基准并在圆孔中定位。为了简化结构,其定位元件和夹紧元件被加工成一个整体,装于夹具体内。为保证工件轴向定位精度,工件的外圆与端面实行共同作为定位基准面,将工件的端面作为主要定位基准面。筒夹的外锥角取29°,与筒夹配合的夹具体内锥角取30°,用于增大锥面接触面积,以便更准确地定心。

筒夹采用弹簧钢65Mn材料,具有强度高、耐磨损、弹性好、受热变形小的特点,热处理后的头部材料硬度达到HRC55~60,尾部的薄壁和导向部分硬度达到HRC40~45,适合本次技术改造要求。夹筒设计完成后,为了保证夹筒与主轴的同轴程度,经过表面精磨后,夹持表面装配后在数控车床上精车一刀。夹具体设计时采用主轴端面和花盘连接的设计方案,将尾部和车床的主轴法兰连接,在材料上采用了轴承钢GCr15,其硬度高达HRC55~60。

(2)夹紧回转缸的选用。工件在夹紧后会出现一定的变形,受压表面会出现损伤,夹紧力的大小直接影响工件安装的可靠性、夹紧变形程度、定位的准确性以及加工精度。因此,在选用夹紧回转缸时首先需要确定夹紧力的大小。夹紧机构夹具夹紧力的作用主要在于保证工件的定位基准面与定位元件保持良好接触,使工件在加工时不因受切削力、离心力、惯性力和工件自重等作用力而发生移位。通常情况下采用将理论夹紧力(主要考虑主切削力FZ)再乘一个系数来计算实际夹紧力FJ0,将基本安全因数、加工性质因数、刀具钝化因数、切削特点因数作为安全因数K。

本次机床改造基本安全因数取1.5,加工性质因数取1.0,刀具钝化因数取1.2,切削特点因数取1.0,即K=1.5×1.0×1.2×1.0=1.8。

削时主切削力为:FZ=Papf=1962×3×0.5 =2943N

实际的夹紧力为FJO=KFZ=1.8×2943=5297.4N

CAK4085di数控车床在进行精加工时,将夹具和工件的间隙控制在1mm内,夹筒的锥角采用30°,则

筒夹的轴向位移为0.866mm,径向缩小为0.5mm,夹紧机构的行程只要取大于2mm就可以满足要求了。

综合考虑,选用清洁无污染、工作迅速、使用安全、维护简单的气压传动装置,为了方便与机床主轴连接,夹紧回旋缸采用KQ-130型中空回转汽缸。在0.8MPa气压、4mm行程的条件下,它的最大推拉力为8104.6N,大于实际夹紧力,可以保证正常使用。

2.尾座改造设计

在轴承外圈外径加工中,以轴承内孔为定位基准面,采用芯轴作为定位元件,把多个轴承外圈套装在芯轴上,采用一夹一顶装夹。由于通用型数控机床的尾座套筒移动采用手动方式,自动化程度低,装夹工件辅助时间较长。本次轴承外圈外径加工在数控车床改造过程中,通过在尾座上安装汽缸将原来手动改为气动方式,设计时主要考虑在实际生产中刀具对工件产生的切削力轴向分力F、工件自重产生的轴向分力F1,再根据尾座套筒移动工作行程来选择汽缸型号。

(1)轴向切削力计算。根据金属切削原理与刀具公式,切削时产生的轴向分力F=(0.1~0.6)FZ,为了安全起见,将切削时轴向分力的系数取为0.6,那么F=0.6×FZ =0.6×2943=1765.8N。

(2)工件(芯轴)自身重力产生的轴向分力F1计算。根据工件(芯轴)设计时按最大长度和外径计算:取直径400mm,长度为350mm。通过公式计算每米钢材的重量为:W=0.006165×d2=0.006165

×400×400=986.4kg,工件(芯轴)按350mm长度计算,得到重量为345.24kg。尾座顶尖的角度标准为60°,由于主轴卡盘和尾座顶尖都承受重力,因此顶尖只受到1/2的重力。通过公式:F1=(W/2)/tan30°×9.8=(345.24/2)/tan30°×9.8=2930N,计算得F1=2930N。因此尾座需要克服的最大反作用力:Fy=F+F1=2930+1765.8=4695.8N。汽缸选择缸径60mm的标准汽缸,在压缩空气压力0.4MPa~0.8MPa的情况下取0.4MPa,计算得汽缸压力为5652N,大于尾座需要克服的最大反作用力,因此可以保证安全。尾座最大行程为200mm,因此,选用行程为200 mm的汽缸,型号为SE60X200。

3.气压控制系统的设计

夹紧回转缸、尾座的气压系统经过统一设计,其原理图,如图3所示。压缩空气通过输送管道从空气压缩机储气罐输送到机床工作位置,通过截止阀1来手动控制总进气的通断,由调压阀2控制其压力,同时由油雾过滤器三件套3将管道中的水分过滤掉,并注入油,使后面的工作元件得到。使用单向阀控制其流向,防止压缩空气回流,保证使用安全。电磁阀5控制夹紧回转缸运动,运动速度分别由调速阀6和7控制。电磁阀8控制尾座顶紧汽缸运动,运动速度分别由调速阀9和10控制。

4.电气控制线路改造

由于CAK4085di数控车床的数控系统自带卡盘控制和尾座控制功能,因此可以通过直接调用车床数控系统辅助功能模块中的M08指令代码来控制电磁阀5,进而控制夹紧回转缸运动,调用车床数控系统辅助功能模块中的M09指令代码来控制电磁阀8控制尾座顶紧气缸运动。实际接线时,仅需新增四个继电器与车床数控系统的输出点相连接,用于控制卡盘的夹紧和松开,尾座的前进和后退,如图4所示。学校教学用的数控车床主轴在启动过程中,主轴电动机的加减速时间长,为提高加工效率,将变频器的参数重新设定,降低主轴电动机的加减速时间,设定为2.5秒。

四、技改项目成效

1.成本节约

通过对数控车床的技术改造,无论是从单件和成批来看,明显提高了轴承生产效率,见下表。

上表显示,在进行技术改造前,通用型数控车床加工单个轴承需要90秒左右的时间,按一个工作日8小时工作时间,一个月30天算仅能加工9600个左右,就算是成批加工一个轴承也需要85秒左右,一个月生产10200个。进行技术改造后单个轴承的加工时间缩短了65%,仅用40秒左右,其中装夹等辅助时间仅15秒左右。如果成批生产的话用时更短,仅需30秒左右,生产效率提高了3倍。在近年来,用工紧张的局势下对企业来说减小了企业不小的人力成本和招工压力。通过改造,扣除技改成本,预计每台改造后的数控车床为企业节约生产成本约2万元。因此,本次的通用型数控机床改造提高了生产的自动化程度、使用率和工作效率,大大减少了人工成本,为企业带来了较大的经济效益。

2.提升教师创新能力

(1)教师专业知识的一次“大电流”充电。本次技术改造由校企共同完成,多数教师重拾大学教材,将涉及的多门课程重新学习,融会贯通,尤其是机械教师在电气控制知识等方面补了短板,对机电专业教师的知识结构要求理解更全面,有助于日常教学的开展。

(2)教师围绕项目开展课题设计与研修。不少教师专业的专一技能水平较高,但是针对项目开发(技改)却往往无从下手。经过本次项目,从设计图样开始到制订改造方案再到计算受力,最后实施并加以改进,这是教师的一次实实在在的研修,拓宽了教师的思路,过程与方法效果并不亚于技改结果,消除了教师对技改、创新的畏惧,提升了教师的自信心。这既是作为学生的指导教师的机电专业老师的需要,也是技师培养层次学生的需要。

3.创新校企合作方式

本次技术改造在企业技术人员与学校师生共同参与下完成,改造后的通用型数控车床工件装夹过程由气动完成,提高了机床的性能,大大减少了人工成本,为企业带来了较大的经济效益,提升了企业的综合竞争能力。改造后的机床由学生在校内为企业直接生产产品,提供了现代企业人才需求的崭新平台,创新了“现代学徒制”培养模式,实现学校与企业的优势资源互利共赢。

实践需要思维先行,方法重于内容。本项目原先只是一个技改项目,但教师对过程愿意去思考,能改进,有反思并加以进一步研究乃至扩展到其他技改或创新项目,其意义远远大于本项目成果的本身。

参考文献:

[1]李家峰.某TC6钛合金活塞缸简体加工工艺研究[D].大连理工大学,2014.

[2]蒋立正,潘松柏,蔡正力等.轴承套圈专用主轴数控车床的研发[J].组合机床与自动化加工技术, 2015(9).