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MB402E四面刨床的数控化改造设计

时间:2017-7-13 11:37:00   来源:本网   添加人:admin

  目前,国外90%的木工机械产品已经实现数控化,而我国木工机械数控化的程度还不到5%,所以,我国木工机械的现代化应从数控技术的普及入手。由于现在数控成本的下降,我国木工机械已经具备普及数控技术的条件。部分企业引进的英国、德国、意大利和西班牙等国家的加工设备虽然自动化程度较高,但价格都比较昂贵,如德国豪迈公司(H0MAG)的地板生产线关键设备(其具有锯切、开榫、检测和打码等功能)报价为400万元人民币。国内近年来也开发出一些数控设备,如青=2005-03-28基金项目:浙江省林业厅重点资助项目岛木工机械厂开发出了数控木工四面刨床,但用于竹木材加工中,仍然存在价格较高、加工精度和加工效率较低等问题。同时,20世纪70~90年代购买的大量普通四面刨设备却因其功能落后而无法正常投入使用。因此,采用数控技术改造传统四面刨设备既能满足企业技术升级和技术改造的要求,又能节约资金、提高产品质量并创造更多的经济效益。

  1MB402E四面刨床刀架进给系统的改造MB402E四面木工刨床是全程式自动送料的普通刨床,它对宽度小于200mm、厚度小于80mm的各种板材、方材能够同时加工四面,左右垂直刀轴除平面加工外,还能成型加工,可广泛用于家具、门窗、地板以及装饰板和方条的加工。

  MB402E四面刨主要由床身、前工作台、横梁、进给系统、第一平刨、右立刨、左立刨、压刨、第二平刨轴及电气系统等部分组成。

  为保证四面刨床的数控改造技术要求,需要对所有的刀位进行数控化改造,见。

  木工四面刨刀架进给系统改造示意图步进电机;4.右立刨;6.左立刨;7.压刨;9.第二平刨1.1上、下水平刨刀轴调整传动系统下水平刨(含第一、第二平刨)适用于加工工件的基准面,在下水平刀轴前端安有支承套。上水平刨刀架传动系统刀轴的结构与下水平刨相似,刀体与下水平刀体通用。上水平刨切削圆直径为!125mm,在上水平刨的前端有一个断屑器,后端有后压板。上、下水平刨刀架传动系统完全相同。

  上、下水平刨刀轴传动系统见。执行机构采用步进电机加螺母丝杠的方式,使之能自动加工表面,由控制器自动完成在线进给。其驱动系统采用的是数字驱动方式,它的精度高,可调范围大。

  1.110BYG5-02步进电机;2.联结套1;3.调整套;4调整螺母;5.轴;6.定位销;7.小锥齿轮;8.大锥齿轮;9.推力轴承;10.M 1.2左、右立刨刀轴调整传动系统该刨床有左、右垂直立刨各一个,右立刨既可用于加工工件的右侧面(作为第二个基准面),又可用于各种成型加工;左立刨用于加工工件的左侧面,也可以用于各种成型加工。

  两个立刨均可作垂直和水平调整。右垂直刨水平位置一般不动,当刀头切削圆直径或后导板位置变化时,才调整它的水平位置。调整时,应调整到刀头切削圆与后导板工作时相切;左垂直刨的水平调整取决于加工制件的宽度尺寸,变动制件宽度时就要调整左垂直刨的水平位置。左、右垂直刨刀架传动系统执行机构也采用步进电机加螺母丝杠的方式。

  1.3送料系统机床送料系统采用贯穿式机械传动送料,并有上送料辊、下主动齿形送料辊、下送料辊和被动托辊。上送料辊采用气动压紧方式,当工件的厚度不同时,这种送料方式能保证稳定的压力,可避免产生卡住或压不紧的现象,以保证进料顺畅。上送料辊是直径为!140mm的光辊;下主动齿形送料辊直径为!115mm;下主动辊是直径为!87.5mm的光辊;下托辊直径为!55mm(光辊)。

  根据原设备的情况,结合数控改造的需要,着重对刨切、开榫等关键系统进行了改造。

  2步进电机及滚珠丝杆螺母的设计步进电机是开环进给伺服系统的主要执行元件,其性能直接影响数控系统的性能,因此在设计和制造数控系统时,对步进电机的特性要充分重视,并合理地选择步进电机。

  选择步进电机时,首先必须保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。步进电机在选用功率时,应先计算机械系统的负载转矩,使步进电机的矩频特性有一定的余量以保证运行可靠,即在实际工作中,各种频率下的负载转矩必须在矩频特性曲线范围内。其次,应使步进电机的步距角和机械系统一致,以得到刨床所需的脉冲当量。此外,还应先估算机械系统的负载惯量和刨床所要求的启动频率,使之与步进电机惯频特性相匹配并有一定余量,使最高连续工作频率能满足刨床移动部件快速移动的要求。

  为了提高步进电机伺服系统的精度,还需要对机械系统的间隙和螺距误差进行补偿。

  根据以上所述,对水平刨刀轴调整传动系统和左右立刨调整传动系统分别采用了110BYG5-02及110BYG5-01混合式步进电机,而丝杆螺母副则选用精度较高的M20x4滚珠丝杆。

  3数控系统的选用我们结合MB402E四面刨木工刨床的性能、加工材料及加工要求,对其进行了数控化改造。改造后的系统能够自动选择切削量,数控系统的原型采用广州数控设备厂生产的2轴和3轴数控系统(GSK980T数控系统(CNC)),用于四面木工刨床五个轴的控制。

  我们采用的数控系统具有以下技术特点。

  采用高级处理器(CPU)和可编程门阵列(PLD)进行硬件插补,实现了高速微米级控制。

  采用四层线路板,集成度高,整机工艺结构合理,可靠性高。

  液晶(LCD)中文显示、界面友好、操作方便。

  加减速可调,采用了步进驱动器,可变电子齿轮比,应用方便。

  4竹地板公差自动检测系统竹地板公差自动检测系统由传感器与变送电路、自动执行机构和单片机(控制软硬件)等三个部分组成,见。传感器与变送电路采用安徽传感器厂生产的差动变压器式位移传感器,其精度高,成本较低。

  竹地板公差自动检测系统示意。设备机架;2.数显表及报警器;3.实测竹地板;4.位移传感器;整个系统采用了监督控制式系统,由检测系统完成在线的测量,它将检测的结果显示在LED数码管上,再通过带液晶显示屏的CNC控制器直接控制刨床铣刀的进刀量,也可以进行人工调整。

  如果加工的地板超出设定的尺寸范围,则通过报警装置显示不合格,并给出调整的要求和大小,可通过对CNC控制系统进行自动调刀或人工调刀。

  5小结改造后的四面刨设备分别采用了二轴和三轴数控控制系统,并分别实现了两侧面及上、下两表面的竹地板加工,对于要求较高的外表面,采用了先粗再精的加工工艺,提高了加工质量。

  在数控系统中加入了公差检测系统,及时跟踪和在线监测加工情况,提高了加工过程的自动化水平,使加工产品的废品率大为降低,并提高了产品的档次。

  提出了适合国产设备数控化的改造方案,改造后的数控设备可大大提高生产率,降低工人的劳动强度。

  数控设备采用高速处理器(CPU)和可编程门阵列(PLD)进行硬件插补,实现了高速微米级控制,并可根据用户需要生产多规格的系列产品,使生产的竹地板能够满足市场变化的要求。

  采用的数控系统结构简单、反应迅速、比较稳定、造价较低、维护调试方便,特别适合目前国产设备的数控化改造,具有一定的推广价值。

  主要