Tesis de graduación en torno CNC (proyecto de graduación) Tecnología de mecanizado CNC
Resumen: este artículo presenta las condiciones de transformación CNC de los tornos ordinarios y también presenta el proceso de transformación CNC del sistema de transmisión principal y el sistema de transmisión de alimentación del torno CA6140.
Se han mejorado significativamente la capacidad de procesamiento, el nivel de automatización y la precisión de procesamiento del torno CNC modificado. Al mismo tiempo, se presenta la experiencia de depuración de enlaces electromecánicos del torno.
Palabras clave: Torno ordinario; transformación CNC
Número CLC: TG659 Código de identificación del documento: B Número de artículo: 1001-3881 (2006) 4-208-2
Para que una empresa sobreviva y se desarrolle en la feroz competencia del mercado, debe producir productos que satisfagan las necesidades del mercado y tengan un rendimiento adecuado con excelente calidad y bajo costo en el menor tiempo posible. Las ventajas y desventajas, la velocidad de fabricación. El ciclo y el nivel de los costos de producción a menudo se ven directamente afectados por el equipo de procesamiento existente en la fábrica. En la actualidad, el uso de máquinas herramienta CNC avanzadas se ha convertido en la tendencia general en el desarrollo de la tecnología de fabricación en nuestro país. La compra de nuevas máquinas herramienta CNC es la principal forma de aumentar la tasa de CNC, y transformar máquinas herramienta antiguas y equipar sistemas CNC para convertir máquinas herramienta ordinarias en máquinas herramienta CNC también es una forma eficaz de aumentar la tasa de CNC de las máquinas herramienta. Para adaptarse a la producción y enseñanza modernas, nuestra escuela ha realizado una transformación CNC en el torno CA6140.
1 Condiciones para la transformación CNC de máquinas herramienta
1·1 Las piezas básicas de la máquina herramienta tienen suficiente rigidez
Las máquinas herramienta CNC son máquinas de alta precisión herramientas y la pieza de trabajo se mueve o la herramienta se mueve Los requisitos de precisión de posición son muy altos y deben estar entre 0,001 ~ 0,01 mm. La alta precisión de posicionamiento y la precisión del movimiento requieren que las piezas básicas de la máquina herramienta tengan una alta rigidez estática y dinámica. rigidez. El torno CA6140 utilizado para esta transformación ha recibido un buen mantenimiento desde su compra y la rigidez de las piezas básicas de la máquina herramienta cumple con los requisitos.
1·2 El coste total de la modificación de la máquina herramienta CNC es adecuado y económico.
La modificación de la máquina herramienta CNC se divide en dos partes: una es la reparación de la parte mecánica. Reemplazar o reparar piezas desgastadas, depurar piezas básicas grandes, agregar nuevos dispositivos funcionales y mejorar la precisión y el rendimiento de las máquinas herramienta. Por otro lado, parte del sistema de alimentación original se abandona y se reemplaza por un nuevo sistema CNC y los dispositivos correspondientes. El coste total de la transformación consiste en reparaciones mecánicas y la incorporación de un sistema CNC. Si el coste total de la transformación CNC de una máquina herramienta es sólo del 50% al 60% del precio del mismo tipo de torno, la transformación CNC de la máquina herramienta es económicamente adecuada. Después de la investigación, costará alrededor de 100.000 yuanes comprar un torno con la misma configuración, pero el costo total de la transformación CNC de máquinas herramienta en nuestra escuela es de 5.10.000 yuanes, lo que representa solo el 51%, por lo que la transformación CNC de esta máquina herramienta es económicamente apropiada.
2 Configuración del sistema y especificaciones técnicas principales
El sistema consta de sistema SIEMENS 802S, circuito de interfaz, circuito de accionamiento y motor paso a paso. También está equipado con portaherramientas de torreta automática, frecuencia de husillo. Convertidor y codificador de husillo, etc., el sistema es un sistema de control de bucle abierto. Sus principales prestaciones técnicas y parámetros son los siguientes:
(1) Parte de control del sistema. Al adoptar el sistema SIEMENS 802S, el teclado y la pantalla están instalados en el panel.
(2) El software del sistema tiene varias instrucciones. Entre ellas, hay 5 instrucciones de procesamiento:
Línea lineal, línea diagonal, hilo, hilo cónico y arco. Puede realizar torneado de círculo exterior, cara final, escalón, ranurado, ahusamiento, biselado, roscado, arco delantero y arco inverso y otras operaciones. Las instrucciones de control incluyen fin de ciclo, pausa, retraso, cambio de herramienta retrasado, cambio de herramienta codificado, comunicación, etc. Junto con las instrucciones de procesamiento, se pueden procesar varias piezas más complejas.
(3) Condiciones de trabajo del entorno del sistema. Temperatura -10~+40℃; humedad 40%~80%.
(4) Introducir la tensión de red. CA (220 ± 22) V; la frecuencia es de 50 Hz; la corriente es de 1,5 A.
(5) Motor paso a paso. Hay dos motores BYG550C-2, el voltaje de conducción es de 110 V; la corriente de fase es de 2,5 A; el ángulo de paso es de 0,36°/paso; la distancia estática es de 12 N·m.
3 Transformación CNC de la transmisión principal
La función de la transmisión principal de la máquina herramienta es transmitir la velocidad y el par del motor al husillo a través de un canal determinado, de modo que que la pieza de trabajo se mueve a diferentes velocidades. La calidad del rendimiento de la transmisión afecta directamente la calidad del procesamiento y la eficiencia de producción de las piezas.
Teniendo en cuenta la economía de transformación, el motor de CA asíncrono trifásico ordinario original de la máquina herramienta se puede utilizar para conducir. Teniendo en cuenta que cuando el voltaje de la red eléctrica y el par de corte cambian durante el proceso de mecanizado, la velocidad del motor también fluctuará, lo que afecta directamente la rugosidad de la superficie de las piezas mecanizadas. Por lo tanto, para mejorar la precisión del mecanizado y lograr un cambio automático continuo de velocidad del husillo, se agrega al husillo un sistema de regulación de velocidad de conversión de frecuencia de motor asíncrono de CA, eliminando la necesidad de cambio de marchas mecánico. Para cumplir con los requisitos de la máquina herramienta para tener la función de corte en espiral, se instala un generador de impulsos de husillo en el husillo, como se muestra en la Figura 1. Para garantizar que el generador de impulsos y el husillo giren a la misma velocidad, es decir, cuando el husillo gira una vez, el generador de impulsos del husillo también gira una vez. Figura 1 Diagrama esquemático de la instalación del generador de impulsos del husillo. del generador de impulsos del husillo es muy importante. Al realizar el montaje, la transmisión del husillo debe transmitirse al generador del eje de la rueda colgante y fijarse con brida.
4 Transformación CNC de la transmisión de avance
La función de la transmisión de avance es aceptar las instrucciones del sistema CNC, impulsar la herramienta para realizar un posicionamiento preciso o un movimiento relativo de acuerdo con la trayectoria prescrita. y procesar las piezas que cumplen con los requisitos, los requisitos para la transmisión de alimentación son alta precisión y alta velocidad. Durante la transformación, utilizamos un sistema de accionamiento de motor paso a paso para lograr un control de bucle abierto.
Figura 2 Sistema de transmisión de alimentación, que tiene una estructura simple y es muy conveniente para la instalación, depuración y mantenimiento.
4·1 Cadena de transmisión de avance
La figura 2 muestra la cadena de transmisión de avance después de la transformación de un torno ordinario. El movimiento longitudinal (eje Z) de la herramienta es impulsado por un. Motor paso a paso a través de la caja de interfaz. Un par de engranajes reductores giran la varilla del tornillo que se mueve longitudinalmente. El movimiento radial (eje X) de la herramienta se realiza mediante un motor paso a paso, a través de un par de engranajes reductores en la caja de interfaz, girando el tornillo de movimiento transversal. En comparación con la cadena de transmisión de la máquina herramienta original, esta cadena de transmisión se obtiene. deshacerse de la compleja estructura de alimentación: cajas y paletas.
4·2 Relación de transmisión del reductor en la caja de interfaz
La precisión de control que requiere este torno es: 0·005mm en la dirección Z y 0·0025mm en la X dirección, es decir, al ejecutar un comando Durante el pulso, la longitud y el diámetro de la pieza de trabajo cambian en 0,005 mm. El ángulo de paso del motor paso a paso BYG550C-2 es 0,36°, el número de pasos por semana es 360/0,36=1000 (paso/ciclo), el paso del tornillo en la dirección X es 4 mm y el pulso equivalente es 0,0025 mm, el paso del tornillo en dirección Z es de 6 mm, el equivalente de pulso es 0,005 mm. Según la fórmula
El número de dientes de la rueda motriz
El número de dientes de la rueda motriz = paso/ciclo × paso de tornillo equivalente al pulso, luego en la dirección X: Z maestro/Z esclavo=1000×2·5/4000= 5/8 Dirección Z: Z maestro/Z esclavo=1000×5/6000=5/6
4·2 Relación de transmisión del engranaje reductor en la caja de interfaz
Control que requiere este torno La precisión es: 0·005mm en dirección Z y 0·0025mm en dirección X, es decir, cuando se ejecuta un comando de pulso, se mide tanto la longitud como el diámetro de la pieza. cambiar en 0·005 mm. El ángulo de paso del motor paso a paso BYG550C-2 es 0,36°, el número de pasos por semana es 360/0,36=1000 (paso/ciclo), el paso del tornillo en la dirección X es 4 mm y el pulso equivalente es 0,0025 mm, el paso del tornillo en dirección Z es de 6 mm, el equivalente de pulso es 0,005 mm. Según la fórmula
El número de dientes de la rueda motriz
El número de dientes de la rueda motriz = paso/ciclo × paso de tornillo equivalente al pulso, luego en la dirección X: Z maestro/Z esclavo=1000×2·5/4000= 5/8 Dirección Z: Z maestro/Z esclavo=1000×5/6000=5/6
4·3 Par de husillos de bolas de transmisión
Las máquinas herramienta CNC requieren alimentar parte de los componentes móviles. Alta sensibilidad, alta precisión, respuesta rápida y sin arrastre, el par de husillos de bolas puede cumplir con los requisitos anteriores. En la estructura, se utiliza un par de husillos de bolas ordinarios para convertir el movimiento de rotación en movimiento lineal. El par de tuercas del husillo de bolas debe apretarse previamente cuando se instala. El ajuste previo puede eliminar el espacio axial del par de tuercas del husillo de bolas y mejorar la rigidez de la transmisión. El método de preapriete consiste en utilizar una estructura ajustable con diferencia de dientes de doble tuerca (Figura 3). Esto se logra cambiando la posición relativa axial de las dos tuercas de modo que las bolas de cada tuerca entren en contacto con los lados izquierdo y derecho del camino de rodadura del tornillo respectivamente.
Figura 3 Estructura ajustable con espacio de diferencia de dientes de doble tuerca
Generalmente, se requieren varios ajustes para garantizar que la máquina herramienta pueda eliminar el espacio y operar de manera flexible bajo la carga axial máxima.
4·4 Portaherramientas
Según sea necesario, retire el portaherramientas cuadrado original e instale el portaherramientas cuadrado tipo 620 (Figura 4). El portaherramientas es impulsado por un motor asíncrono de CA trifásico de 120 W en rotación hacia adelante, lo que hace que el portaherramientas gire hacia adelante para seleccionar la herramienta. Cuando alcanza la posición predeterminada de la herramienta, el motor gira en sentido inverso para sujetar el portaherramientas. Hay dos formas de cambiar de herramienta: control manual y control de máquina. En el control de la máquina, cuando es necesario cambiar una pieza durante el mecanizado, el sistema CNC emite un comando de control de cambio de herramienta preprogramado. Cuando el controlador recibe el comando de cambio de herramienta, inmediatamente hace girar el portaherramientas. Durante el control manual, presione el botón en el panel y el portaherramientas podrá girar a una posición de herramienta (90°), o puede presionar el botón continuamente para alcanzar cualquier posición de herramienta.
5 Depuración de varillaje electromecánico
5·1 Depuración mecánica
En el tornillo se controla el error de paralelismo de la barra colectora lateral y los carriles guía horizontales y verticales. a 0,01 mm / Dentro de la longitud total, cuando se gira el tornillo, el movimiento axial del tornillo está dentro de 0,01 mm; el error de coaxialidad de la tuerca del tornillo se controla dentro de 0,01 mm;
5·2 Depuración de enlaces electromecánicos
(1) Jogging de coordenadas únicas, principalmente para depurar si se mueve, si la dirección del movimiento cumple con los requisitos, si la transmisión mecánica es normal y si hay sonidos anormales, espere.
1·Cuerpo cortador superior 2·Pasador móvil 3·Placa de inversión 4·Eje fijo 5·Rueda helicoidal 6·Cuerpo cortador inferior 7·Tornillo 8·Disco de embrague 9·Elemento Hall 10·Acero magnético< / p>
Figura 4 Esquema estructural del portaherramientas cuadrado
(2) Después de pasar el jog, realizar un movimiento continuo. Repita varias veces. Si ocurre una falla o anormalidad, solucione el problema antes de continuar.
(3) Pruebe primero la dirección de la coordenada Z y luego la dirección de la coordenada X. Esto se debe a que la dirección de la coordenada Z es conveniente para la depuración.
(4) Mida la precisión del posicionamiento repetido de las dos coordenadas. Al moverse continuamente en la coordenada de dirección Z, si se encuentran los dientes conectados con el tornillo
Velocidad nominal: 2000 r/min
Potencia de salida nominal: 2kW
Codificador: Método de detección de posición absoluta, resolución 1000000p/r Forma del extremo del eje: El servoamplificador de eje cónico adopta el tipo SJV2 serie 20 combinado con el motor y su capacidad de conducción es de 2kW. Para motores de 2 kW, también se puede utilizar el amplificador tipo 10 de la serie SJV2, pero el par de salida en este momento se reduce en 1/3 en comparación con el amplificador tipo 20, lo que no favorece el corte de alta potencia. El equipo de E/S utiliza la unidad de E/S básica modelo HR341, que se utiliza principalmente para paneles de operación de máquinas herramienta y control de entrada y salida con máquinas herramienta. Además, se adjunta un I/ODX110 remoto, que se utiliza principalmente para la entrada y salida de la "configuración de simulación de fallos" de la función de enseñanza. El diagrama esquemático de conexión del servo y de la unidad de E/S se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Esquema de conexión eléctrica
2·2·2 Control del husillo
El motor del husillo adopta un motor de control de frecuencia variable de CA y está controlado por el inversor. rango de velocidad 60~6000r/min. La cantidad analógica genera un voltaje CC de 0~10 V desde el puerto A0 de la unidad de E/S básica, y el convertidor de frecuencia genera la velocidad correspondiente de acuerdo con el cambio de voltaje de entrada. Dado que el motor del husillo analógico no tiene un codificador, el sistema no puede detectar si el husillo está funcionando después de emitir un comando de velocidad. Para resolver este problema, utilizamos los terminales de función del convertidor de frecuencia para configurarlo en el estado "alcance de frecuencia de comando cerrada" a través de parámetros y detectamos esta señal a través del PLC para monitorear el funcionamiento del motor.
2·3 Funciones de enseñanza adicionales
Después de la transformación, además de garantizar la función de procesamiento y la precisión, la máquina también debe cumplir ciertas funciones de enseñanza. La llamada función de enseñanza es principalmente una función adicional para quienes aprenden a depurar y mantener sistemas de control numérico. Esta función establece fallas artificialmente estableciendo parámetros y ajustando programas PLC, lo que permite a los estudiantes determinar primero el tipo de falla a través del fenómeno de falla y luego analizar la causa de la falla hasta que se elimine. A través de este tipo de capacitación práctica, los estudiantes pueden aprender de manera integral los fenómenos de fallas que pueden ocurrir en sitios industriales, dominar los métodos de solución de problemas y mejorar la capacidad integral de los estudiantes para resolver problemas en el sitio.
3 Conclusión
Entre las máquinas herramienta existentes en mi país, alrededor del 25% necesitan urgentemente una transformación tecnológica en los últimos años, que contendrá oportunidades de negocio ilimitadas.
La transformación de máquinas herramienta utiliza principalmente CNC y tecnología de control por computadora. El desarrollo de máquinas herramienta CNC y la transformación CNC de máquinas herramienta en mi país debe mantenerse al día con la tendencia mundial, desarrollar sistemas CNC de enlace multieje y desarrollar tecnologías clave como la alta velocidad. , centros de mecanizado de alta precisión y eficiencia, y avanzar hacia la inteligencia
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