普通万能工具铣床数控改造设计.pdf

2011年5月 机床与液压 Mav2011 第39卷 第 l0期 MACHINETOOL HYDRAULICS Vo1．39No．10 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．10．040 普通万能工具铣床的数控改造设计 银燕杰，李众立，廖晓波，张蓉 (西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010) 摘要 ：为提高普通万能工具铣床的加工能力与加工质量，充分利用现有铣床资源，采用ARM微处理器 +FPGA芯片的 嵌入式数控系统将其改造成数控工具铣床，介绍数控改造方案以及伺服驱动部分的设计 。改造后的铣床不但适应小批量、 多品种、复杂零件的加工，而且加工精度和生产率提高了。 关键词：工具铣床 ；改造；数控系统 ；交流伺服电机 中图分类号：TG547 文献标识码：B 文章编号：1001—3881(2011)10—134—3 随着数控技术的迅猛发展，数控机床在我国的应 2 铣床的数控化改造 用 日趋广泛。但是在我国的机加行业中，还有很多手 2．1 机械进给系统的改造 工操作 旧机床。使用这些 旧式机床，不但加工效率 由于许多老式铣床已经使用多年，所以在数控改 低 ，而且极大地消耗了能量、增加 了工人的劳动强 造前先进行大修。将主轴与装配位置的磨损部位电镀 度。提高企业加工制造设备的数控化率是改变这一状 后，在工具磨床上修磨，并更换轴承，恢复主轴精 况的主要途径。但是 ，我国大部分企业受资金限制 ， 度；将3个进给方向的导轨重新淬火后 ，在导轨磨床 大规模更换数控机床比较困难。所以，普通机床的数 上修磨，恢复导轨精度。拆除铣床原普通丝杠与手 控改造成为企业提高其数控化率的有效途径。 柄，更换为滚珠丝杠副。 1 机床改造方案 由于铣床总质量约为 1200kg，工作台能承受的 X8126工具铣床是现今利用率较高的一种老式铣 最大质量约为120kg。根据铣床的切削力、进给牵引 床，其主要用于加工各种工具，如刀具、夹具、量具、 力，选择外循环单螺母凸出式滚珠丝杠副，并参考安 模具等，同时也在一般机械加工车间和机修车间里加 装方式、丝杠的最小底径尺寸、允许的转速 、使用寿 工各种复杂小型工件。该机床配有多种附件，如垂直 命等综合因素来选取确切的滚珠丝杠副。因此在 向 主轴、水平工作台、万能角度工作台、圆形工作台、 和Y向选用FL2506-5／750型，公称直径25mm、基本 分度头以及平口钳等，具有广泛的适应性和万能性。 导程6mm、负荷滚珠圈数5，其额定动负荷 17456 铣床工作台作横向和升降运动，主轴滑枕作纵向 N，精度等级选3级； 向选用 FL2040-5／410型，公 运动，要求改造后具备三轴联动加工能力，其数控改 称直径20mm、基本导程4mill、负荷滚珠圈数5，其 造方案为： 额定动负荷9807N，精度等级选3级。 (1)机械进给部分的改造。进给箱 内除升降方 铣床改造结构如图1所示。 向自锁齿轮外，其余部分拆除，将原普通丝杠更换为 滚珠丝杠副 ，加装同步带减速器 ，安装交流伺服电机 或步进电机以实现数控系统对3个进给方向的控制 ； 另在Z-向升降方 向加装机械阻尼器 ，并采用抱闸电 机 ，以防止升降时滑落。并按照大修标准，修复主轴 及工作台和滑枕的导轨 ，恢复机械精度； (2)电气部分改造。保 留主轴 电机、冷却泵电 机及控制 电路。根据工具铣床的使用要求，选配功 率、转矩适当的交流伺服电机与伺服驱动单元，并增 加相应电路； (3)在普通铣床的数控改造中