Y4232C型剃齿机用单板机系统控制的改造

1 提出理由

(1) 我公司齿轮分厂有三台Y4232C型剃齿机, 经多年的使用, 其刀具自动进给的电气部分、机械机构已损坏, 难以修复而被拆除, 在加工时用手摇的方式进给。 (2) 生产效率极其低下, 加工一件过程需要半个小时以上。

2 现状把握

经我观察机床现状, 总结机床有几个问题: (1) 自动进给机构被拆除后, 在滑台上架百分表进行手摇进给, 操作极其麻烦, 进给时要很小心, 不然就影响产品质量或出现废品。这样加工时间长, 生产效率极其低下。加工一件产品需要3 0分钟以上。 (2) 原电气控制中的刀具电机正反转电路没有暂停和延时, 直接反向启动, 震动特大, 使工件表面出现刀痕, 影响光洁度。同时震动引起百分表指针摆动, 使表针读数发生变化, 引起进给量不准确, 所以有的操作者在操作时干脆不架表, 凭感觉手摇进给, 不能保证产品的质量。 (3) 控制机床的动作简单, 但电气电路复杂, 使用的元器件较多, 电气的故障率也高, 由于线路多, 查找故障也会耽误时间, 延长停工台时。 (4) 该机床的刀具自动进给是有交流电机作动力, 经蜗轮蜗杆传动给滑台上下运动。进给量由刻度盘上的几个挡块设定, 由挡块来撞几个行程开关控制整个进给过程。行程开关的定位精度是不够精确稳定的, 交流电机控制定位也是不够精确的, 所以对产品质量会受到一定的影响。

3 目标设定

(1) 自动控制:建议使用单板机简易数控系统进行改造的方案, 实现自动控制进给功能。但现有的单板机系统是用于车床的, 要用于剃齿机的改造是个新课题, 还要对单板机进行改动, 才能实现所需功能。 (2) 提高生产效率1～2倍:将产品的单件加工工时控制在1 0～1 5分钟。

4 解析

用单板机系统来改造剃齿机有些难度。如果控制两轴运动, 控制刀具进给和工作台运动等, 程序好编电路更简单, 而且可取消液压系统。但实际要求工作台移动还是用原来的液压系统, 数控系统只控制滑台带动刀具作进给运动。用常规编程不可能实现动作, 工作台往返换向时给系统发信号是关键问题。

为了达到自动控制的目的, 我开发新思路, 采取一些改进措施, 设计电气原理图, 对单板机系统内作改动, 制定专用程序。利用系统的M辅助输出功能, 控制刀具电机的正反转和工作台往返运动, 以及光整时工作台的减速, 实现整个加工过程的自动控制。选用的系统是BKC2-001车床简易数控系统。

5 对策

(1) 设计电气原理图, 简化控制电路, 减少大批电气元件。 (2) 利用旧的BKC2-001系统改进功能, 制定M功能的定义:M 0 3-刀具电机正转;M 0 4-刀具电机反转;M 0 5-刀具电机、工作台减速停止;M 2 2-光整时工作台减速移动;M 2 7-工作台向左移动;M 2 8-工作台向右移动;在刀具电机启动后, 冷却泵、排屑电机自动启动; (3) 使用特定程序, 利用工作台左右换向继电器的常开触点并联, 再并接到系统的启动按键上, 作每次循环启动下一段程序的信号。 (4) 在工作台换向时, 有1秒钟的刀具暂停延时, 1秒钟后刀具电机反转, 从根本上消除了刀具电机换向时对机床和电机的冲击, 提高产品的光洁度, 并可延长电机的寿命。 (5) 保留原有的手动调整功能, 方便于观察检查、调整机床的各个动作状态, 更方便的排除设备故障。 (6) 配电盘重新配线, 内部布局简洁整齐, 元件少, 接线简单明了, 查找故障方便快捷。 (7) 机械机构上的改进, 取消刀具进给的交流电机, 变速传动部件, 换用130步进电机, 和车床的JBF-12变速箱, 更换新丝杠与变速箱输出轴相连接, 减少机械部件, 保证机械精度。

6 设备改造后经使用效果

(1) 操作比原来更简便, 调整好加工起始点, 便可进行半自动加工, 操作者轻松省力。可使用一个程序模式, 只需修改进给量、循环次数, 便可对所有产品进行加工。 (2) 使用步进电机, 有足够的输出扭矩, 进给量准确, 螺距间隙可补偿, 极大有利于提高产品精度。 (3) 实现了编程半自动加工, 进给量及进给速度在程序中设定, 减少手动操作时间。现加工051齿轮只用12分钟, 生产效率比以前提高2.5倍。 (4) 简化了控制电路, 减少近50%的元器件, 可降低故障率95%以上。故障的查找修理极为方便, 可大大地缩短修理时间。 (5) 设计刀具电机换向暂停延时, 彻底消除了刀具电机换向时的冲击震动, 根除了影响产品质量的一个重要因素。 (6) 使用报废车床拆下的旧系统, 进行拼装、修复、改动。每台改造节省约1.2万元的投资费用。该设备改造后的使用状况, 达到了预期的设定目标。利用车床单板机系统改造剃齿机, 是个成功的创新先例, 取得了改造经验, 为另外两台设备的改造奠定了有利基础。

摘要：本文针对改造提出的要求, 阐述了利用BKC2—008步经济型数控系统, 改造Y4232C剃齿机电器改造原理, 充分利用系统提供的丰富的软件功能 (M功能) 控制刃具电机的正反转, 工作台的左右换向等功能, 并编制专用的加工程序;对其它设备经济型数控系统改造有一定的借鉴意义。

关键词：改造,M功能,自动进给,步进电机