Una breve discusión sobre la transformación CNC de tornos ordinarios.
La transformación CNC de máquinas herramienta tiene como objetivo principal diseñar creativamente la estructura de la máquina herramienta original y, en última instancia, hacer que la máquina herramienta alcance un estado más ideal. Los tornos CNC son representantes típicos de la mecatrónica y sus estructuras mecánicas tienen muchas similitudes con las máquinas herramienta convencionales. Sin embargo, las máquinas herramienta CNC modernas no se limitan a equipar las máquinas herramienta tradicionales con sistemas CNC, ni simplemente mejoran la localización sobre la base de las máquinas herramienta tradicionales (aquellas que están limitadas por fondos y otras condiciones y transforman las máquinas herramienta tradicionales en CNC. Recomendaciones para máquinas las herramientas son un asunto diferente). Las máquinas herramienta tradicionales tienen muchas debilidades, como rigidez insuficiente, poca resistencia a las vibraciones, gran deformación térmica, gran resistencia a la fricción de la superficie deslizante y espacios entre los componentes de la transmisión. Es difícil cumplir con los requisitos de las máquinas herramienta CNC en cuanto a precisión de procesamiento y calidad de la superficie. productividad y vida útil. La tecnología CNC moderna, especialmente los centros de mecanizado, ha sufrido grandes cambios en términos de la estructura de sus componentes de soporte, sistema de transmisión principal, sistema de transmisión de alimentación, sistema de herramientas, funciones auxiliares y otros componentes, así como el diseño general y la forma externa. una estructura mecánica única de las máquinas herramienta CNC. Por lo tanto, en el proceso de transformación CNC de máquinas herramienta ordinarias, debemos considerar de manera integral varias situaciones para que los indicadores de rendimiento de las máquinas herramienta ordinarias se acerquen lo más posible a las máquinas herramienta CNC.
2 Selección del rendimiento y precisión del torno CNC
No todas las máquinas herramienta antiguas pueden transformarse mediante CNC. Las máquinas herramienta transformadas deben cumplir dos condiciones principales: En primer lugar, las partes básicas de la máquina. herramienta Debe ser lo suficientemente rígida. En segundo lugar, el coste de la renovación debe ser adecuado y económico. Antes de modificar el torno, primero se deben determinar los indicadores de rendimiento de la máquina herramienta. El diámetro máximo de rotación, la longitud máxima y la potencia del motor principal de la pieza que puede procesarse en el torno modificado generalmente permanecen sin cambios. La planitud, rectitud, cilindricidad y rugosidad de la pieza mecanizada todavía están determinadas básicamente por el nivel original de la propia máquina herramienta. Existen principalmente las siguientes opciones de rendimiento y precisión que deben determinarse antes de la modificación.
1) Modo de cambio de velocidad del eje, número de etapas, rango de velocidad, potencia y si se requiere apagado del CNC.
2) Movimiento de avance:
Velocidad de avance: dirección Z (normalmente de 8 a 400 mm/min); dirección X (normalmente de 2 a 100 mm/min).
Movimiento rápido: dirección Z (normalmente de 1,2 a 4 metros/minuto); dirección X (normalmente de 1,2 a 3 metros/minuto).
Equivalente de pulso: seleccione en el rango de 0,025 a 0,005 mm, la dirección Z suele ser el doble de la dirección X.
Rango de paso de procesamiento: incluidos los tipos de roscas que se pueden procesar (métrica, pulgada, módulo, sección de diámetro y rosca cónica, etc.). Generalmente, no es difícil lograr un paso dentro de 10 mm.
3) El método de conducción del movimiento de alimentación (generalmente impulsado por un motor paso a paso).
4) Si es necesario cambiar la unidad de movimiento de alimentación a una unidad de husillo de bolas.
5) ¿Es necesario que el portaherramientas esté equipado con un portaherramientas de indexación automática? Si es así, es necesario determinar el número de estaciones.
6) Otra selección de índice de rendimiento:
Función de interpolación: el procesamiento del torno requiere funciones de interpolación lineal y de arco.
Compensación de herramienta y compensación de espacio: para garantizar una cierta precisión de procesamiento, generalmente es necesario considerar configurar las funciones de compensación de herramienta y espacio.
Pantalla: utilice tubos digitales, LCD o monitores para mostrar los dígitos de la pantalla y otras funciones se determinan de acuerdo con las necesidades reales del procesamiento del torno. En términos generales, cuanto más simple sea la pantalla, menor será el costo. es más fácil de implementar.
Función de diagnóstico: para evitar que los operadores ingresen programas incorrectos y acciones incorrectas posteriores, se pueden agregar los dispositivos y software necesarios al diseño del sistema de transformación CNC para permitirle indicar fallas de la máquina herramienta o piezas fallidas. Función para lograr funciones de diagnóstico limitadas.
Los anteriores son algunos indicadores generales de rendimiento que deben considerarse en la transformación CNC de tornos. Algunas transformaciones de torno también tendrán algunos requisitos especiales según las necesidades, como tornear roscas de paso grande, entornos de trabajo hostiles. gran interferencia de polvo, herramientas de torneado Las herramientas con alta precisión deben diseñarse especialmente en este momento.
3 Selección del plan de transformación CNC del torno
Después de seleccionar básicamente el rendimiento y la precisión del torno CNC, el plan de transformación se determinará en consecuencia. En la actualidad, la tecnología de transformación CNC de máquinas herramienta se ha vuelto cada vez más madura y el rendimiento y las funciones de los sistemas de transformación CNC de máquinas herramienta profesionales generalmente pueden cumplir con los requisitos de procesamiento convencionales de los tornos. Por lo tanto, las siguientes son las soluciones típicas de transformación CNC de torno: configurar un sistema de transformación CNC de torno especial, reemplazar el tornillo deslizante del movimiento de avance con un tornillo de bolas, usar un motor paso a paso para impulsar el movimiento de avance y configurar un generador de impulsos. La máquina realiza la función de procesamiento de roscas y está equipada con un portaherramientas de indexación automática para realizar la función de cambio automático de herramientas.
El sistema de transformación CNC de torno de propósito especial, económico y típico actual, tiene la siguiente configuración y funciones básicas:
1) Se utiliza una microcomputadora de un solo chip como CPU de control principal, con control lineal. y funciones de compensación de inserción de arco, programación de códigos, compensación de herramientas y funciones de compensación de espacios, visualización simultánea de dos coordenadas en el tubo digital, control automático del portaherramientas giratorio, procesamiento de roscas y otras funciones de control.
2) Al utilizar un sistema de accionamiento de motor paso a paso, el equivalente de pulso o la precisión del control es promedio: Z es 0,01 mm, X es 0,005 mm (debe coincidir con el tornillo de avance correspondiente).
3) La mayoría de los programas de procesamiento se ingresan mediante teclas del panel, el código se compila y el almacenamiento de la memoria se protege automáticamente después de un corte de energía, el programa se puede editar y modificar en el sitio y la operación se puede realizar; ejecución de prueba.
4) Dispone de diversas funciones básicas del CNC como ejecución de programa en un solo paso o continua, programa de ejecución de ciclo, límite automático de posición límite mecánica, alarma de sobrecarrera y terminación automática del programa de velocidad de alimentación.
4 Ejemplo de transformación CNC de torno
La Figura 1-1 muestra un ejemplo de transformación CNC de un torno ordinario CA6140. Adopta un procedimiento de transformación relativamente simple pero típico. del torno es accionado por motores paso a paso A y B, que están instalados en la parte trasera de la caja del cabezal (o extremo de la plataforma) y el carro respectivamente. Impulsan el movimiento de alimentación longitudinal y transversal del torno a través de engranajes reductores y verticales y. tornillos horizontales. Dar deporte. Ilustración 1-1)
Para que el torno modificado aproveche al máximo la eficiencia del torno CNC, generalmente es necesario reemplazar los tornillos y tuercas verticales y horizontales con tornillos y tuercas de bolas. Cuando se utiliza el par de tuercas de tornillo original, para reducir la carga de trabajo de modificación, el motor de accionamiento longitudinal y la caja de cambios generalmente se instalan en el extremo del torno, que conecta el sistema de accionamiento original (sistema de husillo) del torno y el tornillo longitudinal. embrague de accionamiento cuando no se retira el embrague. Debe mantenerse fuera de la posición de trabajo. De manera similar, si no se ha quitado el mecanismo de alimentación automática horizontal original, como el gusano lanzador de cuchillos, también debe estar en la posición neutral (neutral) durante el trabajo. El valor equivalente del pulso de alimentación convertido está determinado por la cooperación del ángulo de paso del motor paso a paso, la relación de reducción y el avance del tornillo. La relación de conversión entre los tres se puede expresar mediante la siguiente fórmula:
(θ/360)×(ac/bd)×T=δ
Donde θ: paso del motor paso a paso Ángulo de paso (grados);
Paso del tornillo accionado en T (mm);
a, b, c, d: número de dientes del engranaje, durante la desaceleración de una sola etapa, Haga que cyd sean iguales a 1;
δ: valor equivalente de pulso (mm).
Los parámetros del motor paso a paso se seleccionan según el par de resistencia y el volumen de eliminación de viruta, así como el modelo de la máquina herramienta. La transformación CNC de tornos comunes (como C6140, C620, etc.) utiliza principalmente un par estático de 0,08 a 0,15 (N-m) como motor paso a paso, por ejemplo, elija 0,08 (N-m) como motor de alimentación transversal y 0,15 (N-m) como motor de alimentación longitudinal;
Cuando sea necesario, el portaherramientas original se puede reemplazar con un portaherramientas de indexación automática y luego se puede utilizar la herramienta de conversión CNC del programa para cortar. La Figura 1-2 muestra la estructura del portaherramientas de indexación automática y la Figura 1-3 muestra el principio de control del portaherramientas de indexación automática. Cuando el sistema CNC envía una señal de cambio de herramienta, el relé K1 se activa primero y el motor de la herramienta gira hacia adelante para impulsar el mecanismo de engranaje helicoidal, lo que hace que el cuerpo superior del cortador se eleve. Cuando el cuerpo del cortador superior se eleva a una cierta altura, el dial del embrague se mueve, lo que hace que el cuerpo del cortador superior gire para seleccionar la herramienta.
El disco de alimentación de herramientas sobre el portaherramientas está equipado con un sensor correspondiente a cada posición de la herramienta. Cuando el cuerpo superior de la herramienta gira a una determinada posición de la herramienta, el sensor de posición de la herramienta envía una señal al sistema CNC y el sistema CNC combina la herramienta. Comparar la señal de posición con la señal de posición de la herramienta de comando. Cuando las dos señales son iguales, significa que el cuerpo superior de la herramienta ha girado a la posición de la herramienta seleccionada. En este momento, el sistema CNC controla la liberación del relé K1, la activación del relé K2, el motor de cambio de herramienta invierte y el pasador móvil se coloca inicialmente en la placa anti-lavado. Bajo la acción de la placa anti-lavado del pasador móvil, la varilla roscada impulsa el cuerpo superior del cortador hacia abajo hasta que engrana con la placa de engranaje para completar un posicionamiento preciso, y la contratuerca del engranaje helicoidal se usa para apretar el soporte del cortador. En este momento, el sistema CNC controla la liberación del relé K2, el motor de la herramienta se detiene y se completa la acción de cambio de herramienta. También puede conservar el portaherramientas original y seguir cambiando las herramientas manualmente, pero el programa debe configurarse para que se detenga al cambiar las herramientas. Si necesita procesar hilos, puede instalar un generador de impulsos C en el extremo exterior del husillo u otra parte apropiada, y usarlo para enviar impulsos para que el motor paso a paso pueda igualar con precisión la rotación del husillo para producir la alimentación correspondiente. movimiento, es decir, asegura que cada vez que el husillo gira, la herramienta simplemente se mueve. Ilustraciones (1-2 1-3)
El plan de modificación anterior no reemplaza el método de tornillo cuando falla el sistema CNC y aún se puede procesar. Sin embargo, el par de tuercas de tornillo deslizante es fácil de desgastar y. por lo tanto, requiere un mantenimiento frecuente y la potencia y la precisión del procesamiento no son tan buenas como las del método de accionamiento con par de tuercas y husillos de bolas. Además, el carro y el riel guía de la cama no son paralelos ni perpendiculares, la fricción entre los dos es demasiado grande y el error de paralelismo entre el eje del tornillo y el riel guía aumentará la resistencia de transmisión. Para reducir la resistencia y mejorar la eficiencia del par y la precisión del procesamiento del motor paso a paso.
Una vez completada la transformación de la máquina herramienta, también se debe realizar la instalación, depuración y aceptación. En términos generales, se debe prestar especial atención a la ubicación de instalación y a los cimientos para garantizar que la máquina herramienta se encuentre en un entorno de trabajo bueno y estable. En segundo lugar, es necesario verificar exhaustivamente las conexiones, enchufes de cada equipo y las condiciones de cada circuito y circuito de aceite, para luego conectar el sistema CNC. Cuando se completa el ajuste del sistema CNC y se cumplen las condiciones para la prueba de encendido en línea de la máquina herramienta, se puede cortar la alimentación del sistema CNC, se puede conectar el cable de alimentación del motor y se pueden configurar las alarmas. restaurado y se puede preparar la prueba de encendido. El objetivo de la prueba es evaluar si la instalación de la máquina herramienta es estable y si los sistemas de transmisión, manipulación, control, lubricación, hidráulico, neumático y otros son normales, sensibles y fiables. La aceptación, instalación y depuración de las máquinas herramienta CNC después de la transformación se realizan simultáneamente. El trabajo de prueba y aceptación después de que se completa la transformación CNC de una máquina herramienta es una tarea compleja, y los medios y requisitos técnicos para la prueba e inspección también son muy altos. Requiere el uso de diversos instrumentos de alta precisión y los eléctricos. hidráulica, y La parte neumática y el rendimiento individual de la máquina herramienta se prueban para un rendimiento integral, incluida una serie de pruebas como rigidez operativa y deformación térmica. Se debe prestar especial atención a la prueba de la función CNC de la máquina herramienta. y finalmente se obtiene una evaluación integral de la máquina herramienta. Evaluación integral.
5 Conclusión
Una gran cantidad de práctica ha demostrado que la transformación CNC de máquinas herramienta ordinarias tiene cierta economía, practicabilidad y estabilidad. Su transformación involucra muchos campos como maquinaria, electricidad y computadoras, y es un proyecto sistemático con una teoría profunda y un fuerte sentido práctico. Al realizar una transformación CNC, se deben realizar preparativos técnicos antes de la transformación. En el proceso de transformación se combinan la reparación mecánica y la transformación eléctrica, lo fácil primero y lo difícil después, lo local primero y luego la situación global.
Referencias:
[1] Editor en jefe Wang Ailing. "Estructura y diseño de máquinas herramienta CNC modernas". Beijing: Ordnance Industry Press, 2003:
[2] Editor en jefe Zhang Zhuliang. Principios CNC y máquinas herramienta CNC. Beijing: Chemical Industry Press, 2003:
[3] Editor en jefe Zhu Zhengwei. Sistema mecánico de máquina herramienta CNC. Sistema mecánico de máquina herramienta CNC》: Sistema mecánico de máquina herramienta CNC》. Beijing: Prensa de Trabajo y Seguridad Social de China, 2004.