插床数控化改造和三坐标CNC系统开发.pdf

2010年4月 机床与液压 Apr．2010 第38卷 第8期 MACHINETOOL HYDRAULICS V01．38No．8 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．08．006 插床的数控化改造和三坐标 CNC系统开发 张海云，赵玉刚，侯仰海 (山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049) 摘要：开发三坐标CNC系统，对普通插床进行了数控化改造。该CNC系统采用Pc机+PMAC运动控制卡的开放式结 构，采用模块化设计，具有实时加工控制 、图形 自动编程、列表曲线拟合编程、模拟仿真和加工轨迹动态跟踪显示等多种 功能。该插床 已成功应用于罗茨泵系列转子异型面的数控化加工。 关键词：CNC系统 ；插床；数控改造；罗茨泵转子 中图分类号：TG659 文献标识码：B 文章编号：1001—3881(2010)8—016—3 对截面轮廓形线为非圆柱面 (由渐开线、摆线、 圆弧等多段 曲线组成)的罗茨泵转子叶片的加工， 若柱面较短可考虑采用普通的数控铣床加工，但对一 些加工面较长 (有些大型罗茨泵转子的轴向长度达 到 500mm 以上)的非圆柱面 (如图 1)，难 以用 通用的数控铣床或线切割机床加工 (单件生产)，或 加工成本太高。为了适应截面轮廓线是复杂曲线的长 ： 柱面工件的加工，笔者开发了基于工业 PC机 +运动 控制卡的开放式三坐标插床 CNC系统，并先后为几 家真空泵企业的普通插床 (如 B5020、BQ5040型插 床)进行了数控化改造，研制出 了两坐标移动 (X、Y)、一坐标 图2 插床数控化改造机械图 (c)旋转的间歇式工作往复式进 量取为 1／400。。X、Y方向的直线进给通过步进电机 刀的数控插床。用于对两叶、三 驱动控制 ，为提高加工精度和传动效率 ，防止产生间 叶罗茨泵系列转子型面的数控化 隙误差 ，将普通丝杠螺母副改为滚珠丝杠螺母副，通 加工，既能进行粗插又能进行精 过对螺母施加预紧力来消除滚珠丝杠螺母 副的间 插，提高了加工效率、保证了加 图1 三叶罗茨泵 隙 。绕 c轴的旋转通过 回转分度工作台来实现， 工精度，大大缩短了产品更新换 转子叶轮截 如图3所示，其基本结构是步进电机连接蜗杆轴，通 代的辅助时间，取得了明显的经 面形状 图 过蜗轮蜗杆传动副 (采用双蜗杆机构分别与蜗轮的 济效益。 左右齿面啮合，以达 到消除其正反转间隙的 目的) 1 插床机械部分改造 驱动工作台的分度转动。为简化机械结构，该数控插 插床数控改造后的机械部分总体结构如 图2所 床的进给系统没有减速装置，直接将步进电机通过套 示。 筒联轴器与滚珠丝杠连接。经过负载 (摩擦力、转 主传动系统仍沿用原普通插床的机械结构，采用 动惯量等)计算 ， 、y方 向的步进 电动机选用 同步带传动与主电机相连，通过两个滑移变速齿轮实 130BYG3100B型，c向选用 130BYG3100A型步进电动 现四级变速 ，并通