普通沖床數控改造的總體方案設計

摘要： 本文主要普通沖床數控改造總體方案的確定，從系統選擇，驅動(dòng)技術(shù)方案，設計參數等三個(gè)方面進(jìn)行闡述普通沖床改裝數控的技術(shù)問(wèn)題！

普通沖床沖壓工件的開(kāi)始和停止都是由人工腳踏控制的，這種控制是通過(guò)一定的機械機構，而且工件在工作臺上的移動(dòng)是由手動(dòng)控制的，現將工件的移動(dòng)改造成由控制系統控制完成。為了實(shí)現普通沖床的數控加工，需要對原有的普通沖床進(jìn)行改造。在保留普通沖床床身的基礎上，將原來(lái)的工作臺改造為具有縱橫兩個(gè)方向的工作臺?？v橫兩個(gè)方向的進(jìn)給運動(dòng)分別由兩個(gè)步進(jìn)電機來(lái)驅動(dòng)，采用滾珠絲杠副作為進(jìn)給運動(dòng)的傳動(dòng)元件，通過(guò)控制系統對數據進(jìn)行計算處理，輸出脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機的轉動(dòng)。步進(jìn)電機與滾珠絲杠通過(guò)聯(lián)軸器連接，帶動(dòng)滾珠絲杠轉動(dòng)，從而帶動(dòng)工作臺在縱向和橫向的移動(dòng)。為保障沖床沖頭與進(jìn)給運動(dòng)之間的聯(lián)系需要在沖頭上安裝一個(gè)位置傳感器，以實(shí)現沖頭和進(jìn)給運動(dòng)之間的聯(lián)系。該設計主要包括兩部分，一部分是工作臺機械部分的設計，另一部分是控制部分的設計。普通沖床經(jīng)改造后如下圖所示：

圖2-1 數控改造后的普通沖床

 普通沖床數控改造方案的選擇

1、選擇數控系統運動(dòng)方式

由于沖床的數控裝置只要求精確地一個(gè)坐標點(diǎn)到另一個(gè)坐標點(diǎn)的定位精度，而不限制從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的運動(dòng)軌跡，且在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。為了使生產(chǎn)效率提高和定位能力的精確，采用點(diǎn)位數控系統。

2、控制系統的選擇

根據沖床加工要求，數控系統一般采用八位微機。近年來(lái)國有一些主要的半導體制造廠(chǎng)家相繼生產(chǎn)了各種八位單片微型機，主要有MCS—48系列，CS-51系列，Mostek的3870，Motorolo公司的6801和6805。目前在國內用的較廣，開(kāi)發(fā)工具較齊的是MCS-51系列，這里選用MCS-51系列中的8051。硬件設計起來(lái)相對比較簡(jiǎn)單，系統結構比較緊湊是MCS-51系列單片機的特點(diǎn)之一。進(jìn)行一些簡(jiǎn)單設計時(shí)，MCS-51系統的最小系統可以通過(guò)對8031的擴展就能實(shí)現功能的要求，進(jìn)行復雜設計時(shí)，由于MCS-51的具有一定擴展功能，可以充分利用這一功能，形成具有強大功能、較大規模的系統。

3、驅動(dòng)部分的選擇

伺服系統有開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方式。由于開(kāi)環(huán)系統中沒(méi)有位置檢測安裝及反饋路線(xiàn)，因此，開(kāi)環(huán)控制系統的精度較差，但由于該系統機構簡(jiǎn)單，易于調整，在精度不太高的場(chǎng)合中仍得到較為廣泛的應用。雖然閉環(huán)、半閉環(huán)對控制系統能夠實(shí)現較高精確的位置伺服。由于反饋環(huán)節必須的技術(shù)條件要控制閉環(huán)系統的良好的穩態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，因此它的難度也隨之提高。由于本設計是在普通沖床的基礎上進(jìn)行的改造，故采用步進(jìn)電動(dòng)機實(shí)現開(kāi)環(huán)驅動(dòng)控制。其系統框圖如下：

普通沖床數控改造的方案設計要求

將普通沖床改造成數控沖床機械部分的設計參數如下：

表2-1沖床改造機械部分設計參數