CA6140型普通車(chē)床的數控化改造的分析的論文
隨著(zhù)我國市場(chǎng)經(jīng)濟的發(fā)展，國內、外際市場(chǎng)競爭口益激烈，產(chǎn)品更新更為迅速，中、小批量的生產(chǎn)越來(lái)越多。而普通機床己不適應多品種、小批量生產(chǎn)要求，數控機床則綜合了數控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當變更加工對象時(shí)只需更換零件加工程序，無(wú)需對機床作任何調整，因此能很好地滿(mǎn)足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。
對于機械制造企業(yè)，單純靠購買(mǎi)新的數控機床，所需投資大。為了節約資金，降低成本，利用原來(lái)的部分普通機床進(jìn)行數控化改造，提高機械設備的數控化率，是一種有效的途徑、本文主要討論對CA6140型普通車(chē)床的數控化改造。
1總體改造方案
CA6140車(chē)床，主要用于對小型軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)以及螺紋零件的加工、對該機床的數控化改造分為機械和數控兩部分，具體方案如：
1.2數控車(chē)床的結構改造要求
主軸進(jìn)給系統采用伺服電機驅動(dòng)，實(shí)現了無(wú)級調速、主軸和進(jìn)給系統結構得到簡(jiǎn)化，傳動(dòng)剛度也大為提高，主軸后端安裝了同步運轉的脈沖編碼器，用于加工各種螺紋。
1.2數控機床的布局要求
結構要緊湊以節省占地面積和空間，并采用全封閉或防護裝置。
1.3床身的結構布局要求
床身是機床主要承載部件，本改造采用平床身，因為平床身是在普通機床上稍加改造而成的，價(jià)格相對較低，而且它的工藝性好，加工方便，并且刀架處于水平位置，易于保證刀具運動(dòng)精度。
1.4數控車(chē)床的進(jìn)給系統要求
進(jìn)給調速范圍大、定位準確、無(wú)間隙誤差、有較高的傳動(dòng)效率。所以，為滿(mǎn)足低摩擦要求，選用滾珠絲杠、螺母傳動(dòng)副做傳動(dòng)和導向元件，伺服電機與絲杠間采用一級減速器連接，以縮小傳動(dòng)鏈，提高系統剛度，并減少傳動(dòng)鏈誤差。絲杠、電機與聯(lián)軸器之間采用凸輪聯(lián)軸器連接、采用2臺伺服電機分別驅動(dòng)縱向(z軸)和橫向(x軸)的滾珠絲杠帶動(dòng)刀架完成進(jìn)給運動(dòng)。
1.5轉塔式刀架
刀架系統采用電機轉塔式刀架，可使機械結構簡(jiǎn)單，省去大量液壓管路。
1.6數控系統采用開(kāi)環(huán)控制系統
系統中沒(méi)有反饋電路，不帶檢測裝置，指令信號單方向傳遞、開(kāi)環(huán)伺服系統主要由步進(jìn)電機驅動(dòng)，結構簡(jiǎn)單，成本低廉、易掌握，調試和維護比較方便簡(jiǎn)單，已廣泛應用于經(jīng)濟型數控機床。
2機械部分改造
2.1主傳動(dòng)系統
為了降低改裝費用，保持原機床精度，主傳動(dòng)系統基本不變，保留原機床的主軸手動(dòng)變速，改造后使主運動(dòng)和進(jìn)給運動(dòng)分離，數控系統只控制主軸的起、停和正、反轉及冷卻液開(kāi)、關(guān)。主傳動(dòng)系統仍采用原電機驅動(dòng)，只是安裝一個(gè)光電脈沖編碼器，通過(guò)主軸一編碼器一控系統一步進(jìn)電機的信息轉換系統來(lái)實(shí)現工件轉一轉，刀具進(jìn)給一個(gè)導程的運動(dòng)關(guān)系，以便完成車(chē)削螺紋運動(dòng)。
根據機床主軸箱具體傳動(dòng)結構，編碼器采用異軸聯(lián)接方法，這樣既能使編碼器主軸與車(chē)床主軸按1:1的速比聯(lián)接傳動(dòng)，又不破壞原車(chē)床結構，主軸孔仍能使用。主軸脈沖編碼器安裝時(shí)注意事項：小心輕放，不能有較大的沖擊和振動(dòng)，以防損壞玻璃光柵盤(pán)，造成報廢；車(chē)床主軸的轉速必須小于主軸脈沖發(fā)生器的最高允許轉速，以免損壞脈沖編碼器。
2.2進(jìn)給系統
原機床的掛輪機構、進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等全部拆除，縱向進(jìn)給系統以步進(jìn)電機作為驅動(dòng)元件，經(jīng)一級齒輪減速轉矩增大后，由滾珠絲杠傳動(dòng)。滾珠絲杠仍利用原絲杠位置，其螺母副通過(guò)托架安裝在床鞍底部，滾珠絲杠兩端加裝接套、接桿及支承，與床身尾部步進(jìn)電機相聯(lián)接。步進(jìn)電機經(jīng)減速后和滾珠絲杠用套筒聯(lián)軸器連接。橫向進(jìn)給系統中保留原手動(dòng)機構，在原支承部位安裝滾珠絲杠螺母副后，步進(jìn)電淚L及減速器安裝在橫向溜板后方。
2.3刀架部分
拆除原手動(dòng)刀架和小拖板，安裝由數控系統控制的四工位電動(dòng)刀架，效率高、工藝性能可靠、根據改造車(chē)床的型號及主軸中心高度，選用常州宏達機床數控設備廠(chǎng)生產(chǎn)的LD4-C6140型四工位電動(dòng)刀架，利用系統內置固定式PLC控制刀架的運動(dòng)。
電動(dòng)刀架安裝時(shí)注意事項:電動(dòng)刀架的兩側面與原車(chē)床縱、橫向的進(jìn)給方向平行；電動(dòng)刀架與系統的連線(xiàn)在安裝時(shí)應合理，以免加工時(shí)切屑、冷卻液及其它雜物磕碰電動(dòng)刀架連線(xiàn)，故電動(dòng)刀架與系統的連線(xiàn)可沿橫向工作臺右側面先走線(xiàn)到車(chē)床后面，再沿車(chē)床導軌下方拉出一鐵絲滑線(xiàn)，走線(xiàn)到系統。
2.4導軌部分
由于是普通機床改造，原普通機床導軌表面可能有明顯的劃痕，這樣就使摩擦系數變大，容易產(chǎn)生進(jìn)給運動(dòng)的失動(dòng)。為了恢復機床導軌的精度，增加耐磨性，提高機床的穩定性，提高機床的防爬行和吸振功能，降低成本，對機床導軌選用聚四氟乙烯基軟帶改造機床導軌，現有許多資料詳細闡述了聚四氟乙烯基軟帶的粘貼工藝，可供用戶(hù)參考。
3數控部分改造
在選擇數控化改造中，數控裝置的型號選擇至關(guān)重要，因為機床改造后的可靠性和性能都和數控裝置有關(guān)。本文根據機床數控系統選擇的3步曲，即選檔次、選廠(chǎng)家、選型號，最后選用了南京華興數控有限責任公司生產(chǎn)的WA-21SN通用車(chē)床經(jīng)濟型數控系統，該系統是基于微處理器D70208H (NEC公司生產(chǎn)的工控用通用CPU)的高性能經(jīng)濟型車(chē)床數控系統。具有普及型數控系統應有的大多數功能，如于輪、圖形跟蹤和模擬、主軸模擬量輸出、內置固定式PLC等。
4結語(yǔ)
改造后的結果：一是對CA6140普通車(chē)床進(jìn)行數控技術(shù)改造后，機床的進(jìn)給最大速度x，z軸分別為1200mm/min和3000mm/min；二是通過(guò)控制軟件可以實(shí)現更加靈活、復雜的控制方法，在不增加或很少增加工人勞動(dòng)強度的情況下，可滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的加工需要，充分體現數字控制高度智能化和柔性的優(yōu)點(diǎn)；三是改造后的車(chē)床能大批量車(chē)削加工工件，產(chǎn)品合格率高，基本達到了原設計的要求。實(shí)踐證明，這種改造后的車(chē)床，非常適用于加工中小批量、半青度要求較高的產(chǎn)品。
參考文獻
[1]丁明軍，宋丹.C6132普通車(chē)床的數控化改造[J].機電一體化，2003
[2]余英良.機床數控改造設計與實(shí)例[M].北京:機械工業(yè)出版社，1998
[3]張新義.經(jīng)濟型數控機床系統設計[M].北京:機械工業(yè)出版社，1994
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