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X6132型立式万能升降台铣床数控化改造

文章出处:三重铣床厂家作者:三重机械人气:发表时间:2017-03-06 16:58【

      X6132型立式万能升降台铣床是三重机械制造有限公司上世纪90年代生产的老产品,该车床因具有刚性好,精度稳定,温升小,可靠性高、操作简便的特点,在机加工行业被广泛应用。目前,由于技术革新、需要加工曲线油槽和曲线轮廓等高精度工件,原铣床精度下降、效率低,已无法满足要求。  
    为此,对X6132型立式万能升降台铣床进行数控化改造,使之功能增强、效率提高。
  
XK6232数控铣床
1数控改造系统的总体方案设计  
X6132型是在X62W铣床基础上根据国家标准设计的产品,通过对原机床的操作过程和传动系统熟悉研究后,对机械部分作如下改动:保留原机床的主轴旋转运动和工作台的升降移动,把纵向和横向运动改为由滚珠丝杠与步进电机相联的数控系统。
 
2计算机伺服控制系统的选择  
    机床工作台定位精度取±0.005mm,最大快速进给运动的速度为2000mm/min,选用连续控制方式,能够完成铣削直线、圆弧组成的各种平面  
曲线类零件轮廓的加工。为简化结构,降低成本,采用功率步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。其计算机控制系统采用MCS-51系列的8031单片机扩展控制系统,其主要特点是集成度高,可靠性好,功能强,速度快,具有很高的性能价格比。控制系统由微机部分,键盘及显示器,I/O接口及光电隔离电路,步进电机功率放大器组成,系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现,显示器采用数码管显示加工数据及机床状态信息。
 
3数控工作台机械部分设计与校核  
该铣床虽然切削力不大,但由于工作台的运动部件较重,因此,采用铸钢磨擦滑动导轨,其断面  
积形状为三角形和矩形两种,为了减少摩擦,在轨道滑动面上贴有一层抗磨软带,导轨的另一面为淬火面,这样处理后,其动静摩擦系数差值小,摩擦系数在0.06~0.08,且耐磨性好。考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取,为达到分辨率0.005mm的要求,采用体积小传动力矩大,小步距步进电机驱动。机床工作台X向行程取680mm,Y向行程取240mm。
 
4数控系统硬件电路设计  
    主控制器CPU是数控系统的心脏,考虑到时钟频率、字长、可扩展存储器、指令系统功能、I/O扩展的能力、开发手段等因素,并根据系统应用场合等各种参数要求,CPU选择MCS-51系列8031单片机作为主控制器。其特点是:只需增加少量外围器件就可以构成一个完整的微机控制系统,并且开发手段齐全,指令系统功能强,编程灵活性大,硬件资源也很丰富。程序存储器(EPROM)选用读出速度快、工作温度宽及存储器容量大的2764芯片。其低8位地址线通过地址锁存器74LS373与8031P0口相联。数据存储器(RAM)选用6264芯片,其低8位地址线通过地址锁存器74LS373与8031P0口相接。I/O接口扩展电路选用通用可编程器并行输入/输出接口芯片8155。
    8155的片选端CE接至3-8译码器(74LS138)的Y4输出端,8155的A口为控制工作
台X、Y向130BYG350A型步进电机驱动器的接口。为了防止功率放大驱动器高电压的干扰,步进电机接口与功率放大驱动器之间采用光电隔离。键盘与显示设计在一起,8155的PC口(PC0-PC5)担任键盘的行线及显示器的扫描控制(字位线);PB口的PB0-PB3为键盘的列线;8031的P1口为显示器的字形输出口(数据缓冲)。该系统采用4×6共24个行列式键盘和六位八段共阴极LED显示器。为了增加数 码管显示亮度,分别在字形口与字位口加74LS07进行驱动。步进电机的正转和反转采用软件编程脉冲分配器实现。再配上其他时钟电路、复位电路、越界报警电路等辅助电路完成数控硬件系统。  
    系统控制软件根据系统功能的要求而设计,在确定好控制方式、计算方法和控制顺序之后,将其处理顺序用框图描述出来,再用汇编语言编制详细程序录入。  
    系统完成后,首先对机械部分进行调试,调试完成后需用圆锥销对导轨、支撑座等部件进行定位;然后输入程序进行系统调试,确保精度在0.005mm以内。通过这次数控化改造后,铣床的加工精度得到了提高,性能更强大,效率、经济效益明显提升;为其他老机床改造提供了模式。
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