普通沖床數(shù)控改造
隨著沖床的不斷發(fā)展和改進(jìn)，現(xiàn)在市面上常用的有兩種沖床，一種是比較早期的普通版型的沖床，另一種就是通過計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控型的沖床。在早期由于科技比較落后，采用的普通型的沖床各項(xiàng)功能不是特別的完善，只能完成一些比較簡單的工件的加工。同時(shí)其生產(chǎn)效率要非常的低，根本無法完成當(dāng)時(shí)市面上某些工件的需求。而且，普通型的沖床需要純粹的手動(dòng)操作，離不開人的監(jiān)護(hù)，這樣一來，生產(chǎn)一批量的工件花費(fèi)比較大。隨著數(shù)控型的沖床進(jìn)入制造行業(yè)，種種的生產(chǎn)效率低，精度不高的擔(dān)憂被通通解決了。雖然數(shù)控沖床有很多的優(yōu)點(diǎn)，但數(shù)控型沖床普遍也存在一些困難。首先，數(shù)控沖床要比普通型的沖床貴的多，其次，將普通型的沖床拋棄面臨很多負(fù)面影響。所以為了解決這一些問題，許多研究人員開始研究對(duì)普通型沖床的改造。對(duì)普通型沖床改造的方面非常多，不同的改造方式會(huì)獲得不同的優(yōu)化效果。其中對(duì)普通型沖床的數(shù)控改造是比較有價(jià)值的改造。將普通型沖床更新為數(shù)控型的沖床能夠消除將所有普通型沖床換成數(shù)控型沖床帶來的種種負(fù)面影響。在如今這個(gè)科技比較發(fā)達(dá)的世界中，現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展比較迅速，而在現(xiàn)在的制造系統(tǒng)中，很多技術(shù)是比較關(guān)鍵的，像數(shù)控技術(shù)就是其中的一個(gè)，它有很多適合生產(chǎn)制造的技術(shù)，具有非常高的精度，而且能夠?qū)崿F(xiàn)無人操作的全自動(dòng)化系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)的發(fā)展情況來看，未來數(shù)控沖床的未來展望趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：1、 高速、高精度化；2、 與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；3、 能夠?qū)崿F(xiàn)像五軸聯(lián)動(dòng)這樣的多軸加工生產(chǎn)；4、 產(chǎn)生新的技術(shù)規(guī)定和技術(shù)指標(biāo)；5、 環(huán)?；?br />
本次設(shè)計(jì)將普通沖床改造成數(shù)控沖床，在原沖床床身的基礎(chǔ)上，將原有工作臺(tái)改造成含有X、Y方向的工作臺(tái)。沖床數(shù)控化改造機(jī)械部分設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:滾珠絲杠副的選型與計(jì)算，步進(jìn)電機(jī)的選擇。改造后的機(jī)械圖如下：
1-步進(jìn)電機(jī) 2-聯(lián)軸套 3-角接觸球軸承 4-滾珠絲杠副 5-密封氈
圖3-1工作臺(tái)機(jī)械圖
工作臺(tái)重量的估算 取工件的材料為45 號(hào)鋼，其密度為7.8×10³kg/cm³ ，取g=9.8n/kg ，根據(jù)沖床參數(shù)尺寸可得工件的重量為： g¹=m×g=ρ×v×g=0.0078×1250×1000×6×9.8×10³=7.16n 設(shè)夾具和工件的重量和為g²=1000n 設(shè)工作臺(tái)的重量 g³=2000n
電機(jī)型號(hào)的選擇選擇兩臺(tái)Y90L-4型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)分別作為為X、Y方向的進(jìn)給電機(jī)，其參數(shù)如下表所示：
表3-1 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)與型號(hào)
數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成,硬件部分和軟件部分構(gòu)成了一個(gè)數(shù)控系統(tǒng) 。硬件主要由沖床、單片機(jī)以及輔助電路構(gòu)成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的控制性能的情況，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的工作性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響。在硬件的基礎(chǔ)上，軟件才能有效地運(yùn)行。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路總結(jié)起來主要有四部分組成：中央處理單元（CPU）、總線、存貯器、I/O接口電路。其中CPU是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它的作用是協(xié)調(diào)各部分的電路工作情況和進(jìn)行運(yùn)算處理相關(guān)數(shù)據(jù)。存貯器是用存放系統(tǒng)軟件，運(yùn)行中所需要的各種數(shù)據(jù)和工作過程中用到的程序。數(shù)控系統(tǒng)與外界進(jìn)行信息的交流要通過I/O接口。總線是CPU與存貯器、接口以及其它轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接的通道，是CPU與部分電路進(jìn)行信息交換和通訊的必須通過的路線。數(shù)控系統(tǒng)硬件框如下圖所示：
圖4-1 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖
本數(shù)控系統(tǒng)采用MCS一51單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，外接的程序存儲(chǔ)器是8KB的2764芯片。數(shù)控系統(tǒng)通過輸入檢測(cè)沖頭位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳感器信號(hào)，以便控制沖頭和X軸、Y軸的運(yùn)動(dòng)情況。數(shù)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)人機(jī)對(duì)話的管理，需要通過顯示器、鍵盤?？刂泼姘迳闲枰O(shè)置啟動(dòng)鍵、暫停鍵、X及Y點(diǎn)進(jìn)、退鍵，參數(shù)設(shè)定鍵，還有十個(gè)數(shù)字鍵及各種狀態(tài)指示燈等。數(shù)控系統(tǒng)都通過MCS-51單片機(jī)的接口來實(shí)現(xiàn)與外界輸入、輸出接口的連接，單片機(jī)與接口電路分別采用不同的開關(guān)電源供電。結(jié)論,隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，我國的機(jī)床數(shù)控化在近十年來有了很大的發(fā)展，然而數(shù)控設(shè)備的普及卻受到一定條件的限制，一方面是數(shù)控設(shè)備價(jià)格非常貴，特別是小企業(yè)如果想用數(shù)控設(shè)備替代原有的舊機(jī)床，資金方面會(huì)成為一大難題；另一方面是企業(yè)現(xiàn)有的舊設(shè)備完全拋之不用，會(huì)對(duì)資源造成很大的浪費(fèi)。如果能夠?qū)ΜF(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行一些技術(shù)改造，提高其自動(dòng)化加工的能力，則不僅給企業(yè)節(jié)約了資金，而且能夠充分利用原有的資源。因此對(duì)普通沖床進(jìn)行數(shù)控化改造在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 本文針對(duì)普通沖床進(jìn)行了數(shù)控化改造，主要對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分和控制部分進(jìn)行了改造。機(jī)械部分把原有的工作臺(tái)改造為含有縱、橫兩個(gè)方向的工作臺(tái)，控制系統(tǒng)利用微機(jī)對(duì)縱、橫向系統(tǒng)開環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲桿，數(shù)控部分采用了8051單片機(jī)控制，對(duì)相關(guān)電路設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的闡述，并對(duì)沖床的加工流程做了進(jìn)一步的說明，編寫了相應(yīng)的流程圖。經(jīng)改造使普通沖床實(shí)現(xiàn)數(shù)控沖床的功能，不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且提高了加工精度，也就提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，給企業(yè)增加了強(qiáng)大的生命力。