普通車床改造成數控旋壓機的關鍵技術研究
發布日期：2016-9-25 信息來源：一重
c630車床改造成數控旋壓機的整體思路(:為提高精度，對c630車床機械、電氣部分進行整修; 利用車床主體、橫向導軌、縱向導軌、主軸轉動裝置、三爪卡盤，改造旋輪、旋輪架，并將橫向和縱向導軌改為液壓驅動，尾頂部分改為液壓裝置;保留原有的主傳動系統和變速操作機構，增加變頻器，實現主軸轉動的無級變速;控制系統部分采用先進的比例伺服閥及基于上下位機的數控系統。3 普通車床改造成數控旋壓機關鍵技術研究
3.1 機械部分的分析與改造設計
3.1.1 床身與導軌
通過建立c630車床全床身的簡化結構模型，運用有限元分析軟件ansys進行結構強度分析。首先在ansys中建立機床的簡化模型，定義材料屬性和約束條件，然后采用三角形單元對機床模型劃分網格，***后在static(靜態)分析方式下，進行有限元計算，得到橫向和縱向都加載30kn力時應力應變圖(如圖3所示)，位移x、y、z三個方向和為0.091mm，應力***大值24.26mpa，應變***大值0.132e-3，而鑄鐵的抗拉強度在200mpa左右，應力值遠小于床身極限，表明c630車床的床身與導軌符合要求。考慮安全系數及實際改造需求，確定橫、縱向采用30kn的液壓缸，尾頂缸采用15kn的液壓缸。
3.1.2 旋輪架、旋壓模、旋輪的設計
c630車床拖板上原有一個環形的燕尾槽，用于固定車床刀架的底座。在c630車床改造過程中，如圖4所示，設計旋輪座底座，通過4個緊固螺栓與拖板上的環形燕尾槽相連接，實現旋輪座360°旋轉，便于旋壓加工錐形、喇叭形等復雜零件。旋輪架安裝在旋輪座上，為使旋輪在輪軸上無法軸向移動，在旋輪內安裝了一對圓錐滾子軸承，用壓蓋將軸承固定。這樣在不同的旋壓過程中，可以更換旋輪、旋輪架而不需要更換旋輪座，經濟實用。
旋壓模的外形可根據零件的形狀要求進行設計，并且要充分考慮旋壓模的定位夾緊及工件的定位。旋輪的設計制造對旋壓成形有重要影響，主要是包括引導角γ成形角α等工作角度的設計。旋輪采用gcrl5、9crsi、crwmn等材料進行制造，淬火硬度要達到hrc55～62。
3.2 液壓系統設計
采用橫向油缸、縱向油缸驅動旋輪的橫向和縱向運動，采用尾頂油缸實現工件的頂緊。橫向油缸與縱向油缸分別由各自的比例伺服閥控制，尾頂油缸由電磁閥控制。在液壓系統設計過程中，通過對液壓缸直徑、比例閥流量、液壓泵功率及運動速度等的詳細計算，并綜合考慮空間尺寸、重量、剛度、成本和密封性等方面的要求，選擇相應的液壓元器件。
3.3 控制系統設計
改造后的數控旋壓機控制方式有手動控制和自動控制兩種，控制系統由上位機工控機和下位機plc組成，通過vc++自主開發上位機旋輪運動軌跡參數控制程序，通過rs232接口實現上位工控機和下位機plc之間的數據共享。其中plc主要分為cpu單元、開關量輸入輸出單元、模擬量的輸入輸出單元、高速計數器單元。
x軸、y軸的位移由比例伺服閥控制實現，尾頂裝置的移動由電磁閥控制實現，主軸轉速采用變頻器控制并通過角位移傳感器實現閉環。
x軸、y軸的位移閉環控制過程為：給定一個位移控制目標值，根據光柵尺位移傳感器對實際位移量的檢測值和計數器計數的反饋信息進行比較，得到一個差值，通過pid控制算法，輸出比例伺服閥開度控制電壓，通過比例伺服閥控制液壓缸的運動。
x軸、y軸壓力檢測通過壓力傳感器實現，其過程與位移控制一樣，通過比例伺服閥實現力的閉環控制。
