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1 引言& f0 r6 ] g, J4 v) ~- Z) p4 u
目前,购置一台大型数控立车价格非常昂贵,因此只有极少数企业用数控立车对于大型回转体零件进行加工。大多数企业一般都采用普通大型立车,手工操作进行加工。手工操作一是劳动强度大,时间长,二是精度无法得到保证。
8 L& r' f$ m, {5 b; N% M9 B华中数控系统有限公司自1995年以来,先后对国内的一些企业的大型普通立车进行数控改造,改造普通立车有Ø2.3m一台,Ø2.5m二台,Ø3.4m二台,Ø6.3m一台。都采用HZCNC—1T华中数控系统。Ø6.3m的配德国AMK交流伺服电机,Ø3.4m的二台分别配SIEMENS和FANUC交流伺服电机,其余用华中交流伺服电机。改造的数控立车投入使用后,由于系统操作灵活,使用方便,加工功能增强,适合于较为复杂型面工件的加工,提高了生产效率,保证了加工精度。现以东方电机厂的一台Ø6.3m立车的数控改造为例予以介绍。# X! i" d6 }; \2 e( y
该车床为双柱立式车床,由底座、工作台、传动箱、立柱、进给箱、横梁、滑座、滑枕和顶梁等组成。最大车削直径为6300mm,交流主电机功率为100kW。它有左右两个刀架,每个刀架分别由两台三相交流异步电机驱动,控制X、Z方向的快速移动及进给。
+ m# n( I2 ?: z R; q8 V2 Ø6.3m立式车床的数控改造
+ A+ v# n# i8 n& Y机械改造4 J* B8 Q4 `/ V6 t. P, E
从机械改造尽可能简单的原则出发,根据东方电机厂加工零件的要求,Ø6.3m立车数控改造保留了原右刀架、横梁和主轴的手动加工操作功能。对其左刀架的X轴和Z轴运动采用数控。机械部分也相应地做了改动,更换了减速箱。右刀架留作常规加工之用,使以往产品的加工工艺路线不致有较大变化,符合传统生产习惯。左刀架可进行数控加工,满足该厂在不断开发新产品时,实现多品种、单件和小批量生产的要求。
: H; K$ `& E% ]0 h: L0 m1 q具体方法是:去掉左刀架的原有的齿轮传动系统,安装上伺服进给驱动箱,其变速比为1:4。对于这类大型机床,由于刀架比较重,惯性大,若采用伺服电机直接与丝杆相连,伺服系统的驱动功率要求很大。虽然这样可以提高进给速度,但系统的成本将会非常高。对于大型回转体加工,进给速度一般要求比较低,因此,X、Z轴采用一定速比的机械降速传动,以降低对X、Z轴伺服电机驱动力矩的要求,从而降低改造成本。进给速度通常设定为2m/min左右。改造前后的进给传动系统示意图如图1所示。
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(a)改造前% ~* P) l" e$ o. j) n/ {
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(a)改造后
& ]+ a' X4 U, G, a7 i图1 进给传动系统图7 p8 R: u" D& e2 t- D8 G
, J1 s* l n, @; r& Q图2 系统内部PLC结构图
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图3 球体轴承座零件
2 C- v8 H- c3 Y( l; W4 改造效果
! ~4 {, B! [& Y2 X机床改造后,可加工内外球面和各种流线型回转面等。依据伺服电机输出的转矩以及传动比的调整,切削用量可较以前得以提高。多道工序编程后可一次完成加工,测量、对刀与找正等辅助时间减到最少。定位精度和加工精度要好于机床改造前。例如加工球体轴承座零件中的?1900mm内球面(图3),该零件为球墨铸铁材料,直径2.5m,上下缸体用工艺搭子焊为一体),其直径偏差可控制在0.003mm以内,远远满足了原零件的工艺要求。其中最大偏差值出现在球面中间剖分线上,这是由于X轴反向间隙补偿值略大造成的。因该值是在无加工负荷状态下测量并补偿的,与实际加工状态比有偏差。据此对补偿值作调整后,该项精度提高30%~50%。另外,如工人手动加工需要时间三周左右。加工之后还要进行打磨处理,才可满足要求。改造后两天左右即可完成加工。
5 v6 _7 q3 c1 Q. D: z3 {数控改造完成两年来,不仅使东方电机厂完成了新型发电设备的生产,提高了产品的技术含量和附加值,并节省下购买大型数控机床的大笔投资。3 Z3 y& }! ?, g8 B9 N& e; C: c
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