摘要：提高（gāo）機床的數控化率（lǜ）主要有兩種（zhǒng）方式：一是購置新（xīn）的數控（kòng）機床，二是對舊有機床進（jìn）行數控化改造。對這些機（jī）床進行數控化改造（zào）和更新，可（kě）形成（chéng）上千（qiān）億的更（gèng）新市場需求，對保持經濟增長可發揮一定的作用。本文對普通立車進行數控化（huà）改造，解決了（le）企業先進設備（bèi）缺乏的（de）難題。
 
      關鍵詞：立式車床；數控改造；電氣控（kòng）製
   
      1.C5126數控改造的總體方案
 
      C5126立式（shì）車床數（shù）控化改造主要包括三個方麵：機械傳（chuán）動結構的（de）改造，電氣驅動係統的改造（zào），數控係統的改造。
 
      機械結構的改造主要包括主軸傳動係統的改造、進給係統的改造以及（jí）橫梁機械結構的（de）改造。主軸傳動係統的改造目（mù）標是實現（xiàn）無級（jí）調速；進給係統的改造主要是通過對立刀架水（shuǐ）平和垂直絲杠的驅動係統改造（zào），實現數控（kòng）車床所必須的X、Z軸的改（gǎi）造。將原車床立刀架的垂直絲杠改（gǎi）造並（bìng）定義（yì）為數控車床（chuáng）的（de）Z軸（zhóu），立刀架的水平絲（sī）杠改造並定義（yì）為（wéi）數（shù）控車床的X軸。改造目標要實現與驅動電機的配合，同（tóng）時考慮機械結構的（de）安裝（zhuāng）情況（kuàng），合理利用空間；橫梁機械結構（gòu）的（de）改造目標是簡化夾緊機構，方便實現上升下降的控製。
 
      電氣係統的改造需要（yào）拆除舊機床的電氣控製元件，因為改造後的（de）設備為數控設備，許多電氣控製元（yuán）件（jiàn）已經無法完成數控係統的控製功（gōng）能，為了實現對改造後機床的控製必須（xū）全（quán）部換掉。改造後通（tōng）過（guò）變頻器實現（xiàn）主軸的無級調（diào）速控製（zhì），並選擇與安裝（zhuāng）編碼器等電氣（qì）元件，通（tōng）過合理選擇驅動電機（jī）與驅動器控製進給軸的（de）運動。改造後的機床功能圖如圖1.1所示。

                    圖1.1改造後的機（jī）床功能圖
   
      數控裝置（zhì）發出信號分別控製主軸、X軸、Z軸、橫梁等（děng）部件（jiàn），主軸、X軸與Z軸的位置控製為半閉環控製（zhì），通過指令控製，輸出進給信號與方向信號到驅動器（qì），驅動電動機運行，並將檢測到（dào）的（de）位置信號反饋到驅動器，由自身部的位置比較模（mó）塊完成反饋位置與要求位置比較後（hòu），並（bìng）修（xiū）正下一周期的旋（xuán）轉，不需CNC裝置的位置控製模塊進行反饋比較、速度修正。
 
      2.電氣控製部分分析和改造
 
      2.1主軸電氣控製方案選擇
   
      主軸通常有交流與直流兩種（zhǒng）調速（sù）方（fāng）式。直流調速一（yī）般采（cǎi）用直流主軸電動機（jī）配合全數字直流調（diào）速裝置實現，這種（zhǒng）設計體積（jī）小，結構緊湊（còu），調速控製力度較好，且調速性能穩定，但是成本較高。交流主（zhǔ）軸電動機采用（yòng）變頻調速控製，其特點是調速（sù）和起（qǐ）製動性能好，高效率、高（gāo）功率因（yīn）數和適用範圍廣泛。另外，采用變頻器調速的最大優點是可以利用機床原有（yǒu）的（de）主軸電機，實現轉速的方便調控，改造成本較低。結合改造設（shè）備的情況，完成主軸驅動形式的改造，通過變頻調速實現對主軸轉速的無級（jí）調速。
 
     2.2進（jìn）給軸電（diàn）氣控製方案選擇
 
     進給（gěi）伺服機構的控製方式（shì）通常有開環控製、全閉環控製與半閉環控製三種方式（shì）。開環控製（zhì）方式沒有反饋係統，此種控製（zhì）方式（shì）的最大特點是控製方便，結構簡單，價格便宜。數控係統（tǒng）發（fā）出的位移指令信（xìn）號（hào）流是單向的，不存在穩定（dìng）性問題，由於機械傳動誤差不經過反饋校（xiào）正，位移精度一般不（bú）高。
 
     全閉環控製方式的反饋采用直線位移檢測元件，但是機床傳動中的摩擦係數、剛性和間隙均為非線（xiàn）性，並且整個機（jī）械傳動鏈的響應時間（jiān）又非（fēi）常大（dà），這些主要（yào）用（yòng）在高精度的設備。半閉環控製（zhì）方式把反饋元（yuán）件直接安裝在伺服電動機或絲杠端部，由於大部分（fèn）機（jī）械傳動環節（jiē）未包括在係統閉環環路內，因此可獲得較穩定的控製特性。根據本設備的改造（zào）要求（qiú）選（xuǎn）擇使（shǐ）用半閉環控製方式（shì），如圖1.1所示。X軸和Z軸的T型絲杠末端安裝編碼（mǎ）器，並安裝驅動器、驅動（dòng）電機和限位開關，按照電氣安裝和原理圖的設計接好（hǎo）線，並依據實際需求和電氣樣本準確的完成電氣設備的選型。
 
     2.3數控係統的（de）選型
   
     被改造機床的控製功能要求是選擇合適的數控（kòng）係統首先要考慮的問題。在選用時第一要考慮各項功（gōng）能是否滿足要求，第二要確保係統工作可靠（kào）性。通過性能與價（jià）格比，選取物美價廉的數控係（xì）統，並要考慮數控（kòng）係統的售後服務（wù）和故障維修等（děng）情況。目前國內采用比（bǐ）較多的數控係統有：FANUC數控係統、SIEMENS數控係統（tǒng）、三菱數控係統、華中數（shù）控係統（tǒng）等。
 
      3.電氣控製部分（fèn）的安裝調試（shì）
 
      3.1電氣控製部分安裝要點
 
      電氣控製部分的安裝是接線（xiàn）與控（kòng）製元器件的布置。電氣櫃是電氣控製部分的（de）安裝主要部分，它裏（lǐ）麵涵蓋了幾乎所有的強電與弱電（diàn）控製（zhì）。按照線路圖以及（jí）電氣櫃（guì）的設計，尺寸和接線原則把電氣控製原件安裝到位，安裝中要詳細閱讀元（yuán）器件的說明書，按照安全的操作規範來（lái）進行安裝。安裝中認真仔（zǎi）細，特別注意變頻器、驅動器等（děng）主要元器（qì）件（jiàn）的安裝，選擇正確的接線端子來安裝並注意線序，以防接錯（cuò）位置損壞元器件。
 
      3.2安裝調試（shì）
 
      電氣控製部分要逐一檢查變頻器連線，驅動器連線，行程開（kāi）關，交流（liú）接（jiē）觸器，繼電器，熔斷器等（děng）元件，按照電氣原理圖完成電（diàn）氣櫃布（bù）局和整體接線，安（ān）裝（zhuāng）好後就是進行動作檢驗。
 
      (1)正麵（miàn）櫃內的元件的安裝：先安裝（zhuāng）核心部分數控（kòng）操作麵板，並連接電纜，接下來（lái）再安裝伺服驅動器以及電（diàn）機編碼器，隨後安裝塑料殼斷路器、小型斷路器（qì）、交流接觸器、電機編碼器、互感器、開關電源、中間（jiān）繼電（diàn）器、熔斷器、端子排等其它相關的電氣元件，在接線的過程中在線（xiàn）上標上記號，便於連接其它櫃內的接線（xiàn）也便於引出線，在接線的過程中要認真謹慎，避（bì）免誤接線引起（qǐ）的元器件損壞。
   
      (2)反麵櫃內（nèi）電器元件的安裝（zhuāng）：根據變頻器安（ān）裝所需的位置，安裝好變頻器。把需要的電纜一端接在變頻器所要使用的端子上，一端引出並做上（shàng）記號；並進一步安裝隔離變壓器、軸流風扇、製動單元、隔離變壓器、製動電阻，連接好相互之間的連線（xiàn），把要引出的線做上記號，便於按照線路圖進行安裝。安裝好後要注意所有電氣元器件上的連（lián）線是（shì）否充分（fèn）連接，避免有短路和未連接的情況出現，按照功能要求接好線。
 
      (3)麵板元件布局的安（ān）裝：麵板元器件主要是數控裝置的報警以（yǐ）及信號顯示裝置，主要是電流表、電壓表、紅色指示燈、綠色按鈕、急停按鈕、三位旋鈕等顯（xiǎn）示與控製按鈕，這部分接線一定（dìng）要（yào）注意線的位置不能接錯，否則（zé）會影響（xiǎng）信號的判斷（duàn）。
 
      (4)加裝限位開關，限位（wèi）開（kāi）關的位置一定要安裝比較準確，以免出現（xiàn）控製與實際運行距離的差別。
 
      接下來進行送電檢測：
    
      1)確認電源電壓相序切斷各分（fèn）路空氣開關或熔斷器，閉合（hé）機床總開關，檢查輸入電源（yuán）電壓相序正確與否。其方法可用相序表或示波器判斷，特別是伺服驅動采用晶閘管控製的電路。如相續不符，一通電就（jiù）會（huì）燒斷熔絲，甚至造成器件損壞。
      2)接通強電櫃交流（liú）電源。
      3)接通直流電源。
   
      檢查測量各直流電源是否正常，檢查時需結合當地供電電壓的峰穀值（zhí）情況，其（qí）偏差（chà）值是否超出（chū）其允許範圍。
 
      結論（lùn）
 
      本文對普通立車進行（háng）了數控化改造，改（gǎi）造後的機床（chuáng）通過圓弧等指令的數控編程（chéng）可以很方便地加工出普通立式車床無法加工的複雜曲（qǔ）麵類（lèi）零件。