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普通机床的智能化改造


普通机床的智能化改造 【摘要】 :针对普通机床提高功能改造问题,采用单片机控制步进电机来驱 动等数控方法, 对机床电气系统进行改造设计,使原有的机床在某些方面性能和 功能方面有较大的提高, 基本可达到普通数控机床的加工要求, 满足了生产需要。 【关键词】 :机床改造;电气控制;数控 机床技术发展的前景和目标,是能够实现装备制造业的全盘智能化,由单 机智能化向 FMC,CIM,C

IMS 发展,提高加工精度、效率,降低制造成本,为 人类创造更多的财富。 在实现全盘智能化过程中, 需要解决的技术问题异常复杂, 不仅要解决代替体力劳动的问题,更要解决代替脑力劳动问题。它包括工艺、刀 具、物流、联网、信息存储、控制等。如何用智能化代替人的手工和脑力劳动, 是最关键的核心问题。 机床改造是解决此问题行之有效的方法。在数控改造中通 过电气系统的设计尽最大程度提高机床的加工精度和效率。 1. 智能机床的作用 智能机床的出现,为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。首 先,通过自动抑制振动、减少热变形、防止干涉、自动调节润滑油量、减少噪音 等,可提高机床的加工精度、效率。其次,对于进一步发展集成制造系统来说, 单个机床自动化水平提高后, 可以大大减少人在管理机床方面的工作量。人能有 更多的精力和时间来解决机床以外的复杂问题, 更能进一步发展智能机床和智能 系统。第三,数控系统的开发创新,对于机床智能化起到了极其重大的作用。它 能够收容大量信息,对各种信息进行储存、分析、处理、判断、调节、优化、控 制。它还具有重要功能,如:工夹具数据库、对话型编程、刀具路径检验、工序 加工时间分析、开工时间状况解析、实际加工负荷监视、加工导航、调节、优化, 以及适应控制。 2. 电气系统设计 2.1 SIEMENS 802C 数控系统组成 控制系统是由一种专用计算机,完成插补运算、数据处理、输入输出等控 制任务。数控加工程序经数控系统运算处理后,输出司服控制信号、主轴驱动控 制信号及其开关状态量信号等。从其功能和经济性两方面考虑本设计选用 SIEMENS 802C 数控系统,其功能齐全,可构成全闭环后、半闭环的位置控制 系统。 数控系统分经济性数控系统和标准型数控系统,经济性数控系统是建立在 单片机基础上, 一般是由步进电机驱动装置和步进电机,构成位置开环的控制系 统。标准型数控系统是建立在微机基础上,功能齐全,可构成全闭环、后半闭环 的位置控制系统。 根据普通机床的实际功能要求, 本设计采用的后一种数控系统。 SIEMENS 802C 数控系统控制 3 个步进电机进给轴和一个主轴,主轴采用交流 司服电机或变频电动机,特别适合机床的数控化改造。 2.2 驱动电路设计 驱动电路设计,采用对驱动器在三相六拍的基础上进行 5 细分(30 拍),10 细分 (60 拍) 。 细分后电动机运行的步距角将要缩小相应的倍数 (如步距角为 0.75 的电动机,10 细分后电动机运行的步距角为 0.075 ) 。细分后消除了小步进电动 机的低频振荡,提高了电动机的分辨率和运行特性,由于制造工艺的问题,实际 上的分辨率会稍低于理论细分的精度。 2.3 变频器主轴变速控制电路设计 变频器主轴变速控制电路如图 1 所示,M 为交流电动机,当数控系统的驱 动模块,端子 75A 与 15 处送出 0-10V 模拟电压,即为变频器的指令电压。当电 机需要正转时,PLC 的 Q4.0 输出高电平,继电器 KA1 吸合,使变频端子 27 与 31 之间短接,同时驱动器 75A 端与 15 端之间输出一个

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