探究机床数控改造中影响机床性能的因素

发表时间:2019/8/29   来源:《知识-力量》2019年10月40期   作者:金孝燮
[导读] 基于机床数控改造工作而言,传统中小企业面临着较大的改造任务,而数控技术的迅速发展,成功的解决了数控改造面临的难题。但在机床数控改造过程中,仍然存在诸多方面影响机床性能的因素。基于此情况下,本文主要对数控立式车床进行了简单扼要的概括,并重点对其影响因素做出深入分析。
(齐齐哈尔工程学院,161005)
摘要:基于机床数控改造工作而言,传统中小企业面临着较大的改造任务,而数控技术的迅速发展,成功的解决了数控改造面临的难题。但在机床数控改造过程中,仍然存在诸多方面影响机床性能的因素。基于此情况下,本文主要对数控立式车床进行了简单扼要的概括,并重点对其影响因素做出深入分析。
关键词:机床性能;数控改造;影响因素;立式车床

 
          1 数控立式车床简介
          本文主要以SINUMERIK802D改造的CK5116数控立式车床为案例,详细的介绍其主要的性能。其中原C5116立式车床主要性能在于,加工大型回转支承件。而该零件的外形轮廓有一双圆弧滚道,在传统加工过程中,该零件主要用于成形刀加工,这种加工方式,不仅加工精度相对较低,而且表明质量难以得到保障,在一定程度上增加了后续磨削加工的余量,与此同时,也增加了磨削加工的难度系数。通过对机床数控进行全面改造后,成功的解决了传统加工存在的问题,极大的改善了其加工现状,改造后的数控机床加工双圆弧滚道较为便捷,不仅提高了其加工的精度,而且减少了留给后续磨削加工的余量,极大的提升了其生产效率,实现了改造后机床的高效运行。
          2 数控改造中机床性能的影响因素
          2.1 滚珠丝杠装配精度
          数控机床之所以能够传动,主要在于滚珠丝杠螺母,其中机床的加工精度,在很大程度上取决于滚珠丝杠的制造、以及装配的精度。在立式车床数控改造过程中,偶尔会发现水平滚珠丝杠产生振动,但重复定位精度却不足。经过对其进行拆解发现,螺母滚道两端出现明显的磨损现象,甚至严重的情况下,还会产生沟痕、剥落等现象。这所以产生上述问题,其主要原因除了与润滑防护、制造质量存在必然的联系以外,装配精度成为其最为主要的原因。此外,由于支承丝杠两端的轴承座孔的轴心线与导轨面未能够形成平行关系。当完成丝杠装配后,相对于导轨而,丝杠螺纹轴线是倾斜的,而螺母被固结在刀架上,其中刀架沿着导轨面做直线运动,而螺母在具体的运动过程中,迫使丝杠轴线趋近于预想的位置。而当前这种形势下,促使了丝杠出现弯曲变形,而此时丝杠对螺母两端产生倾覆力矩。滚珠在滚道中并没有保持支架,当滚珠运行至螺母两端位置时,基于倾覆力矩的作用下,严重阻碍了其运行,同时磨损情况逐渐加剧,甚至严重的情况下会产生沟痕,致使产生振动现象,进而引发丝杠导程误差等问题。因此,在数控机床装配滚丝杠时,必须给予相关部件位置精度足够的重视,严格控制好其位置精度。
          2.2 数控系统的影响
          总所周知,数控机床的核心部分为数控系统,基于价格、功能、使用的角度来分析,大致可分为两种数控系统,即标准型数控系统与经济型数控系统。对于经济型数控系统而言,一般情况下开环系统为其当前所使用的系统。具有价格低、维修简单、调试方便等特征。与经济型数控系统相比较而言,标准型数控系统不但功能较为齐全,控制精度高,而且运行速度与可靠性都比较高。通常情况下,这种系统主要采用闭环或半闭环控制系统,但标准型数控系统存在明显的缺点,其结构复杂,价格昂贵。标准型数控主要应用于大中型机床数控改造。
          总而言之,机床性能受到数控系统影响较大。因此,在改造传统机床的过程中,需要结合机床的综合指标,例如性能、价格、可靠性、运行速度等,做好综合方面的考虑,有针对性的选择数控系统,尤其在大型、中型机床改造时,必须选择标准型数控系统,否则其工作的稳定性难以得到基本保障,同时也会影响着数控机床工作的可靠性。


          2.3 进给驱动电机的影响
          进给驱动电机主要分为两种类型,即伺服电机与步进电机。基于步进电机来讲,其所提供的最大转矩有限,并且存在一定的步距误差。除此之外,一旦出现负载大、速度快的情况下,步进电机将会出现丢步的现象。相对于步进电机而言,伺服电机提供的最大转矩较大,并且转矩波动较小。即便是处于低速运转的情况下,仍然可以保持平稳的运行速度,而且还不会出现爬行的现象。同时具有较长时间的过载能力,在很大程度上满足了低速大转矩的要求。一般情况下,伺服电机应用于闭环或半闭环伺服系统中,而当前这种类型的电机凭借其自身强大的应用优势,同样可运用于大型、中型立式车床改造中。而SINMENS 1FT是较为常见的伺服电机。在选择电机最大转矩的情况下,如果单纯的根据切削加工条件,按照理论计算值选择电机转矩,则当前这种选择方式相对较为片面,同时也会导致电机转矩偏小。如果切削用量过大,此时切削力就会增加,而当前这种情况下,往往会出现进给驱动电机带不动情况,这对于机床性能产生了严重的影响。
          2.4 反向间隙的影响
          对于反向间隙来讲,通常情况下主要存在于减速箱的传动齿轮与滚珠丝杠螺母副处。其中,刀架位移精度往往来自于反向间隙1:1的影响。基于此情况下,必须根据具体的实际情况,有针对性的采取消隙措施。从生产商手中购买的丝杠螺母副,已经在其结构方面做好了相应的措施,例如在消除反向间隙的过程中,主要采用了双螺母消隙法、以及垫片消隙法。虽然消隙方法在丝杠螺母副结构上得到了运用,但受到制造与装配方面的因素所限制,致使丝杠螺母副间仍然存在一定的反向间隙。在机床调试过程中,需要对各坐标方向的反向间隙进行有效的测量,同时要记录好实际测量的反向间隙值,并将当前这些数值存入相应的机床数据中,但是需要引起注意的地方:对于810T系统而言,需要存入机床数据号为2200与2201机床数据中,而802D系统,则存入机床数据号为32450与32451中。尤其注意提高重视的是反向间隙补偿功能按轴进行,刀架返回参考点后生效。
          2.5 丝杠螺距误差影响
          基于刀架位移误差影响来分析,丝杠螺距误差往往不容忽视。尤其在精加工阶段,此时SINUMERIK 802D数控系统可利用其自身的丝杠螺距误差补偿功能。例如,当Z轴为补偿轴的情况下,此时补偿起始位置为100mm,终止位置1000mm;间隔为100mm,共补偿10个点。
          结语:
          综上所述,由于国内企业传统机床库存量较大,很多中小企业在机床数控改造过程中,面临着改造任务大等难题。尤其近些年来,信息技术快速发展,带动了数控技术的迅速发展,并且在具体的实践中得到了推广。而先进的数控技术为当前这些中小企业带来了机遇,成功的改善了传统机床数控改造面临的难题,不但有效的降低了改造的成本,而且还具有见效快、效率高等特点。但在数控改造过程中,需要给予数控机床加工精度影响因素足够的重视,例如电气系统、机械传动系统等,否则将会对其工作精度造成影响,致使其产品质量无法得到有效的保障,同时也会影响其生产效率。
参考文献
[1]郭锐.立式车床滚珠丝杠装配精度分析[J].机械制造,2000,(1).
[2]赵万生,郭艳玲等.数控快走丝线切割机床加工精度分析及软件补偿方法[J].制造技术与机床,2000(12).
[3]宋宪臣,王仁波.机床数控化改造与数控系统开发[J].湖南农机,2009,v.36;No.20107:42-45.
 
 
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