基于数字环境下的机械结构设计和改造

基于数字环境下的机械结构设计和改造

　　普通机床数控化改造关键是数控系统选型，但是为了使数控化改造机床达到加工精度、功能参数、电气供给系统以及机床安全操作规程等要求，在改造过程中对机床机械结构部分不得不重新设计、改造。4、先简单后复杂当出现多种故障互相交织，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。首先，基于数字环境下的机械结构设计要求。必须要对机床传动轴等机械部件进行受力分析，以确保数控机床能进行较大切削量的强力切削，进行受力分析时依据机床行业标准及***标准执行。

　　根据受力分析、计算结果，确定为了保证数控化改造机床达到加工精度、功能参数、电气供给系统以及机床安全操作等要求所需要的主要受力机械零件的大小尺寸以及供给动力装置，数控化改造机床在对机械结构进行设计和改造时，可参照改造成功案例，查阅相关技术文件资料，到改造成功企业现场实地调研。不同数控系统对需改造的机床的机械结构、驱动装置都有不同的具体要求，不是全部机床都能进行数控化改造，更不是任何需数控化改造机床与所有不同数控系统都匹配，必须选择合适的数控系统与之匹配，才能达到数控化改造目的。

　　将 CA6140 型普通车床进行数控化改造，在整个设计过程中必须实现如下要求：原车床的主传动系统予以保留，横向进给系统由微机实现开环控制，两轴联动；刀架采用自动转位刀架，具有切削螺纹的功能；在 X 向上，进给脉冲当量为 0.005mm / 脉冲；在 3——1000mm/min 进给速度范围进行无级调速，在X 向、1000——3000mm/min 内任意设定快进速度。1、超程当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关设定的硬限位时，就会发生超程报警，一般会在CRT上显示报警内容，根据数控系统说明书，即可排除故障，解除报警。

　　其次，基于数字环境下的机床机械结构改造要求。（5）搬家人员需求仔细检查机床的油、水、气体系状况及管路走向，依据机床实践运转状况，记载各种体系压力值，以便搬家后***机床功用。尽可能在机械构件改造时尺寸不变或者变化不大，并采用理想的机械传动结构装置满足传动比，以提高生产加工效率；所需改造的机械零部件必须达到一定的精度要求，如表面粗糙度、形位公差、硬度、强度等以确保运动部件之间光滑，减少摩擦阻力；在不需增加动力的情况下，可保证数控化改造后

　　的机床能够生产加工更多复杂的零件。

　　将 CA6140 型普通车床改造成经济型数控车床，横向进给机构的改造：将小拖板和手动刀架改造成数控刀架；滚珠丝杠螺母副取代溜板箱、光杆进给箱和普通丝杆；调整操作的手动机构保留不变，同时保留支撑结构，齿轮箱体、步进电机安装在中拖板的后侧，齿轮箱采用一级齿轮减速。1、先外部后内部现代数控机床本身的故障率已变得越来越低，大部分故障的发生是非系统本身原因引起的。

主机故障的诊断

主机故障的诊断

对于常见的主机故障，诊断的方法比较多，如利用***测试手段的“现代诊断技术”和传统的“实用诊断技术”等。

1、实用诊断技术

此诊断是由维护人员通过自己的感官和经验对数控机床的故障进行诊断。主机故障的诊断对于常见的主机故障，诊断的方法比较多，如利用***测试手段的“现代诊断技术”和传统的“实用诊断技术”等。运用实用诊断技术的诊断过程因故障类型而异，各种方法无先后之分，可穿插或同时进行，应综合分析，方能取得更好的效果。 实用诊断技术不需要复杂昂贵的仪器，可随时随地进行诊断，且快速、便捷、准确性较高，特别适合对机床进行初步诊断。

2、现代诊断技术

此诊断是利用诊断仪器和数据处理对机床机械装置的某些特征参数，如振动、噪声和温度等进行测量，将测量值与规定的正常值进行比较，以判断机械装置的工作状态是否正常，从而对机械装置的运行状态进行预报和预测;并可进一步对机械装置的故障原因、部位和故障的严重程度进行定性和定量的分析。无心磨床送料机在待磨区的工件由机械手夹到磨削位后，推料电缸移动，将该工作区工件顶上至待夹持位置，当该储存区工件被夹完后，储存区移动，下一个储存工件区到达待夹持位，往复循环。利用现代诊断技术可在机械装置发生故障的初期，及时发现故障的部位，并进行维护，从而可避免机械零件的进一步损坏。现代诊断技术如今已得到了不断的推广和应用。

工艺要素

　　从工艺的视点考虑其对工件外表粗糙度的影响，首要有与切削刀具有关的要素、与工件材质有关的要素和与加工条件有关要素等。

　　已切削工件外表质量对零件的使用性能有很大的影响。衡量已切削工件外表质量的特性目标首要有外表粗糙度、外表剩余应力和外表加工硬化程度等。在表征零件外表质量的3个目标中，影响零件性能目标重要的是工件外表粗糙度。

　　零件的外表粗糙度，直接而明显地影响冲突和磨损，外表越粗糙，磨损越严峻。在加工连杆模具过程中，遽然发现Z轴进给反常，形成至少1mm的切削差错量（Z方向过切）。在开端磨损时，外表粗糙度的微观凸峰很快被磨平，磨损量上升很快;在经过一段时间工作之后，运动外表之间的触摸面积加大，磨损的速度就会缓慢下来。若外表润滑细密，则微观凸峰的高度和尖利程度都较小，所以润滑细密的外表比粗糙外表耐磨。

　　可是外表过于润滑，不利于润滑油的储存，反而会使外表的冲突系数加大，使金属外表发热而发生“胶合”现象。而对通电后可能会发生***性故障的，必须先排除***后，方可通电。 在立式加工中心切削加工过程中，切削速度、进给量和切削深度等工艺参数将影响切削力，切削力和切削温度是两个彼此相关的要素，通常切削力越大，切削温度也越高，一起立式加工中心的振荡越凶猛。

　　切削速度不同，外界鼓励机械加工设备振荡的频率不同，这个频率与立式加工中心的振荡固有频率越挨近，就越简单造成机械设备的振荡加剧。

　　为了在切削加工过程中取得较抱负的加工工件外表粗糙度值，设计一套切削力和切削温度的检测系统，企图对切削力、切削温度与切削加工工件的外表粗糙度值之间的联系进行研究，在切削加工过程中经过选取适宜的切削速度、进给量、切削深度等工艺参数来控制切削力、切削温度和机械设备振荡，然后得到所需求的工件外表粗糙度值。所以在故障检修之前，首先应注意排除机械性的故障，这样往往可以达到事半功倍的效果。

***电源工作产生的噪音

　　1)***直流稳压电源噪声

　　一部分数控系统的电源( 5V)是由三端集成稳压器构成的。（7）普通机床数控化改造过程中还要考虑现有的电气控制系统是否能够满足改造后数控机床的要求，如果不能都达到要求，就须通过可编程逻辑控制器来进行改造。电路中有TTL器件时，其开关动作时间为5～10ns，在瞬变电流和公共阻抗的作用下，直流电源线上产生开关噪声。使电路的噪声容限降低，导致逻辑电路和微处理器误动作。减小开关噪声的有效方法是在每个集成电路的电源端与接地端之间接入一个0.01～0.1μF的限噪钽电容或高频无感滤波电容，在设计电路板时应将此电容安装在该集成电路的电源输入侧并尽量缩短电容的配线。

　　2)***开关电源的噪声

　　目前，开关电源在数控系统中得到广泛使用。但是开关电源的噪声大、噪声频谱宽及高频辐射的干扰严重。这些固有的缺点不能从根本上予以消除，只能使用隔离、滤波和屏蔽等措施来阻断噪声的传输。具体方法如下：

　　a.减小开关级晶体管与电源屏蔽壳之间的耦合电容，以减少噪声的产生;

　　b.用电感线圈将开关电源机壳与数控系统外壳相连，以减小共模噪声;

　　c.在交流电源输入端接入线路滤波器，不但能***共模噪声和串模噪声的产生，并且对外部电源噪声也同样有效。

　　d.开关电源有多个负载时，应采取将各负载电路在电源处就分开的布线方法，而不采用在离开开关电源一段距离后再接负载的方法。卡盘在市场上目前主要有国内卡盘和进口(台湾地区、国外)卡盘这两类。按后者布线时，分布电容使各负载的线路不平衡，导致形成较大的串模噪声。另外，电源外壳与负载电路一点接地并且接地阻抗要尽可能小。开关电源到各个负载电路采用双绞线相连;

　　e.开关电源需要同时给大功率负载与小信号负载供电，尽管它们的电压一致，也要分别用两组***的开关电源来供电，这两组电源的地线要有公共连接点，这样不会形成公共阻抗，防止两路负载之间相互影响。