普通沖床數(shù)控改造
隨著沖床的不斷發(fā)展和改進，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，另一種就是通過計算機控制的數(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。同時其生產(chǎn)效率要非常的低，根本無法完成當時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操作，離不開人的監(jiān)護，這樣一來，生產(chǎn)一批量的工件花費比較大。隨著數(shù)控型的沖床進入制造行業(yè)，種種的生產(chǎn)效率低，精度不高的擔憂被通通解決了。雖然數(shù)控沖床有很多的優(yōu)點，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普通型沖床的改造。對普通型沖床改造的方面非常多，不同的改造方式會獲得不同的優(yōu)化效果。其中對普通型沖床的數(shù)控改造是比較有價值的改造。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面影響。在如今這個科技比較發(fā)達的世界中，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，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)無人操作的全自動化系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)在市場的發(fā)展情況來看，未來數(shù)控沖床的未來展望趨勢有以下幾點：1、 高速、高精度化；2、 與網(wǎng)絡技術(shù)聯(lián)合實現(xiàn)自動化；3、 能夠?qū)崿F(xiàn)像五軸聯(lián)動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；5、 環(huán)保化。
本次設(shè)計將普通沖床改造成數(shù)控沖床，在原沖床床身的基礎(chǔ)上，將原有工作臺改造成含有X、Y方向的工作臺。沖床數(shù)控化改造機械部分設(shè)計內(nèi)容包括:滾珠絲杠副的選型與計算，步進電機的選擇。改造后的機械圖如下：
1-步進電機 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工作臺機械圖
工作臺重量的估算 取工件的材料為45 號鋼，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)工作臺的重量 g³=2000n
電機型號的選擇選擇兩臺Y90L-4型號的步進電機分別作為為X、Y方向的進給電機，其參數(shù)如下表所示：
表3-1 步進電機參數(shù)與型號
數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成,硬件部分和軟件部分構(gòu)成了一個數(shù)控系統(tǒng) 。硬件主要由沖床、單片機以及輔助電路構(gòu)成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的控制性能的情況，對于整個系統(tǒng)的工作性能會產(chǎn)生很大的影響。在硬件的基礎(chǔ)上，軟件才能有效地運行。機床數(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行運算處理相關(guān)數(shù)據(jù)。存貯器是用存放系統(tǒng)軟件，運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單片機作為控制系統(tǒng)，外接的程序存儲器是8KB的2764芯片。數(shù)控系統(tǒng)通過輸入檢測沖頭位置和運動狀態(tài)的傳感器信號，以便控制沖頭和X軸、Y軸的運動情況。數(shù)控系統(tǒng)要實現(xiàn)對人機對話的管理，需要通過顯示器、鍵盤?？刂泼姘迳闲枰O(shè)置啟動鍵、暫停鍵、X及Y點進、退鍵，參數(shù)設(shè)定鍵，還有十個數(shù)字鍵及各種狀態(tài)指示燈等。數(shù)控系統(tǒng)都通過MCS-51單片機的接口來實現(xiàn)與外界輸入、輸出接口的連接，單片機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)備替代原有的舊機床，資金方面會成為一大難題；另一方面是企業(yè)現(xiàn)有的舊設(shè)備完全拋之不用，會對資源造成很大的浪費。如果能夠?qū)ΜF(xiàn)有的設(shè)備進行一些技術(shù)改造，提高其自動化加工的能力，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。因此對普通沖床進行數(shù)控化改造在實際生產(chǎn)中得到廣泛應用。 本文針對普通沖床進行了數(shù)控化改造，主要對機械傳動部分和控制部分進行了改造。機械部分把原有的工作臺改造為含有縱、橫兩個方向的工作臺，控制系統(tǒng)利用微機對縱、橫向系統(tǒng)開環(huán)控制，驅(qū)動元件采用步進電機，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲桿，數(shù)控部分采用了8051單片機控制，對相關(guān)電路設(shè)計作了詳細的闡述，并對沖床的加工流程做了進一步的說明，編寫了相應的流程圖。經(jīng)改造使普通沖床實現(xiàn)數(shù)控沖床的功能，不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，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)增加了強大的生命力。