文档介绍：基于单片机的小型龙门刨床的数控改造
摘要:
普通机床的数控化改造,是指将普通机床配上数控系统,并对机床的某些机械结构做一定改造,使机床具有数控加工能力,从而提高机床的自动化程度、加工精度和生产效率。基于8031单片机的小型龙门刨床的数控化改造,结合扩展芯片不仅可以实现现代数控机床的各项基本功能,而且还有改造费用少,C系统体积小的特点。
关键字:
数控改造刨床单片机
背景:
其一、目前,我落后,严重影响了生产力的以展,因此在机床制造行业增加数控机床的比重,已成为我国制造技术以展的目标。提高数控机床比重的方法:一是购买新的数控机床,但需要花费大量资金;二是把现有的普通机床改造为经济型数控机床,即普通机床的数控改造。这种方法成熟并可节省大量资金,是符合我国国情的一种有效途径。
其二、长度较小的非圆柱面,半径很大的圆弧面,可以采用数控铣床加工,也可以采用线切割加工(单件生产)。但当非圆柱面达到一定长度后或者半径大到一定程度后,用上面的两种方法就无能为力或加工成本太高了,线切割速度慢。如系列罗茨真空泵和罗茨鼓风机的转子(图1所示,其截面轮廓线由多段渐开线、外摆线和圆弧组成,长度在300mm以上)、大型水环泵叶轮模型的叶片(截面轮廓线由多段直线和圆弧组成,长度在500mm以上)。C系统正是为了适应截面轮廓线是复杂曲线的柱面工件的加工而设计的。
正文:
普通机床的数控化改造,是指将普通机床配上数控系统,并对机床的某些机械结构做一定改造,但是普通机床的数控化改造并不适于所有的机床,衡量的主要标准是机床基础件的刚性和改造的经济性。因为数控机床属于高精度的机床,高的定位精度的运动精度要求机床基础件具有很高的静刚度和动刚度,基础件刚度不够,受力后易变形的机床都不适于改造成数控机床。另外,由于改造机床需要新的数控系统及某些机械结构的改造,总的改造费用也是需要考虑的。因此,从经济效果上看,大中型机床尤其是重型机床改造的经济性最好,也最适合数控化改造。而许多中、小机床,机床的机械部分改动很小,配上数控系统就可以达到很好的改造效果,目前已得到推广和应用。
本设计正是从数控改造的实用性和经济性出发,对B201XA系列龙门刨床小型龙门刨床进行了数控改造。
B201XA系列龙门刨床简介:
本刨床适应于粗、精加工各种斜面、T形槽,各种平面组合的导轨面。具有刨、铣、磨的速度要求,可配置铣头、磨头完成加工。工作台与床身导轨结合面均有耐磨措施,使用寿命长。主润滑站与润滑油回油管外置于床身,保证润滑油的清洁与润滑系统的方便维护,并且于长规格床身导轨面增加两对润滑点,确保床体与工作台导轨面润滑良好。该系列机床具有刚性好、加工精度高、运动平稳、操作方便等优点,用途广泛。刨床主传动采用欧陆直流高速器驱动直流电机进行工作,运行平稳可靠。
一、小型龙门刨床的机械改造
图1
   数控机床与普通机床区别主要在于进给驱动系统的不同,其主运动基本上是一致的,所以对普通机床的数控改造主要是改进进给传动系统。由于步进电机工作时的步数或转数既不受电压波动和负载变化的影响(在允许负载范围内),也不受环境条件(温度、压力、冲击和振动等)变化的影响,只与控制脉冲同步,同时又能按照控制的要求进行启动、停止、反转或改变速度,而且没有重复精度误差,所以在开环系统中一般步进电机驱动进给系统。
图1所示是用小型龙门刨床改造而成的数控刨床的示意图。小型龙门刨床数控改造的方法是将手动调节刀架变成由步进电动机驱动的数控刀架,Z步进电动机控制刀架在垂直方向的移动,X步进电动机控制刀架在水平方向的移动。在滑台底座靠近滑块的部位安装三个接近开关,在滑块上固定一个与三个接近开关平行又在运动过程中与三个开关都能接近的滑块位置标志块(铁块),两者共同用于滑块运动方向和位置的检测。另外,在滑台上安装一个简易的对刀装置。经过负载(摩擦力、转动惯量等)计算,查手册,为满足负载及最小步距要求,驱动刀架上下移动(Z坐标轴)和左右移动(X坐标轴)的步进电动机分别选用 110BF003型和 130BF003型。,。 
Z轴
X轴
1
图2数控刨床进给传动链
8
7
6
5
4
2
3
进给传动链
步进电机的进给传动系统使用齿轮传动,不仅是为了求得必需的脉冲当量,而且还有满足结构要求和增大转矩的作用。图1为小型小型龙门刨床数控改造后的进给传动链。刀具的纵向(Z轴)移动由步进电机8,经过一对减速齿轮7和8。转动纵向移动的丝杠5而实现。刀具的横向(X轴)移动由步进电机1。经过一对减速齿轮2和3,转动横向移动丝杠4而实现。
减速齿轮的齿数
对于开环系统,齿轮的总传动比为