臥式 CY6140 普（pǔ）通車床（chuáng）智能化（huà）改造設計方案-數控機床市場網

您現在的位置：車床網> 加工與維修>臥式 CY6140 普通車床智能化改造設計（jì）方案

臥（wò）式 CY6140 普通（tōng）車床智能化改造設計方案（àn）

2022-3-21 來源：中山火（huǒ）炬開發（fā）區理工學校深圳職業技術學院作者：吳德梁景明陳平改（gǎi）

摘（zhāi）要：通過對（duì） CY6140 臥（wò）式普通車床（chuáng）進行智能（néng）化改造，把我校的一批老式車床改造成智能化車床以供日常教學使用，節約教學（xué）成本（běn）和教學設備（bèi）的升級改造。對臥式 CY6140 普通車床進（jìn）行了改造，讓（ràng）手動操作的進給加工可以變成半主動或自動的（de）加工進給，改造的內容分為兩個部分。一部分是機（jī）床原來的進行係統由絲杆螺母副改造成伺服電機控製滾珠絲杆螺母副（fù），可以提高（gāo）改造後機床的傳到精度和加（jiā）工效（xiào）率；另一部（bù）分是以單片機作為控製器對上述係統加以控製，實現智能化改造。

關鍵詞：臥（wò）式 CY6140 普通車床；智能化改造；單片機；步進電機

1、引言

“車工技能訓練”和“數控（kòng）車床編程與操作”是中職機械（xiè）專業的（de）核心課程，車床設備更新與維修維（wéi）護耗資巨大，設備數量不足，生（shēng）均設備資產不（bú）高，企業淘汰的大批普通車床經過智能數控化改造能在（zài）一定（dìng）程度（dù）上滿足學校的教（jiāo）學需求，使得資源得到合理的利用，以較低的成本（běn）完成設備技改升級。教學設備技改不僅能夠提高設備的利用率，還能夠提高教師的專（zhuān）業技術水平（píng）。

2、設計要求（qiú）

總體方案設計應考慮現有設備機床的使用情況以及改（gǎi）造的經費要（yào）求，同時兼顧機床加（jiā）工精度、數控係統的選擇、傳動方（fāng）式以及執行機構的選擇等。

CY6140 普通機床如圖 1 所示。CY6140 普通車床總體改造方案（àn）如圖 2 所示。CY6140 車床設（shè）計要求（qiú）：①具備普通數控車床的基本功能，如直線插補、圓弧的加工和自動加工等功能；②選擇的數控係統要簡單，學生上（shàng）手容易，且保證（zhèng）一定加工精度的前提下應簡化結構、降低成本；③設定最（zuì）高轉速和加工切削產生的最大力矩，選（xuǎn）擇合適的伺服電機及其控製電路（lù）；④設計自動回（huí）轉刀架及其控製電路；⑤進給係統絲杠螺母副組成改造成滾珠絲杆，傳到（dào）精度高且定位準確；⑥CY6140 普通車床的基本機構不變，為了減少工作量，同時需要（yào）考慮其智能化。

圖 1 CY6140 普通機床

圖 2 CY6140 普通車床總體改（gǎi）造方案

3、CY6140 普（pǔ）通車床機械設計方案

3.1 進給係統機械結構改造（zào）設（shè）計

本次的 CY6140 車床改造的主要部分（fèn）是機床的溜板箱、車床的（de）刀（dāo）架以及進給係統的部分零件等。CY6140 車床的掛輪架部分全部要進行更換，要想實現智能（néng）化，需在主軸（zhóu）處安裝光電脈衝發生器，輸出脈衝信號。

CY6140 車床的進給箱部分也（yě）要全部拆掉，重新換上新零件，如絲杠、光杠和操縱杆拆去，換上滾珠絲（sī）杆（gǎn），一端安裝伺（sì）服電機（jī），另一端連接床身尾座部分，並安裝軸承座。

CY6140 車床進給係統機械結（jié）構的改造方法（fǎ）：①拆除原來的絲杆螺母傳動（dòng）件，換上（shàng）滾珠絲杆，根據計算數據的結果，選擇選取滾珠絲杠直（zhí）徑為 40 mm，型號（hào）為 CD40x6-3.5-E2，其額定動載荷是 19kN，強度足夠（gòu）；②為了保證滾珠絲杆的回（huí）轉精度，在（zài）它的（de）兩端各安裝（zhuāng）一個支撐座；③由於（yú）支撐座（zuò）要根據機床的床身位置而設計的，不能選用標準件，因此需要加工出來，我們采用數控銑（xǐ）削的方（fāng）式，保證其尺寸和形（xíng）位（wèi）公差；④完成進給機構的裝配後，主要檢測滾珠絲杠與（yǔ）導軌的平行度，使用百分表（biǎo）和水平儀進（jìn）行測量，確（què）保絲杠傳（chuán）動平穩。

CY6140 機床的 Z 向進給係統的改（gǎi）造（zào）同上述的一樣，把原來的零件拆卸後，更換成伺服電機與滾珠絲（sī）杆機構，為了保證同軸度和傳動精度，改造完成後，重點檢（jiǎn）測其回轉精度和同軸度。

3.2 車床具體（tǐ）改造方法

車床具體改造方法如下：①把車床溜板箱固定（dìng）不動（dòng），先把進給部分（fèn）的大拖板及相應的配件拆下來，留著（zhe）小（xiǎo）拖板，後麵加裝伺服電（diàn）機進行控製；②為了讓（ràng）伺服電機和機床原來的拖板（bǎn）進行連接，選用法蘭（lán）盤（pán）來進行固定與連接，法蘭盤在加工製作時，要兼顧（gù）其（qí）形位公（gōng）差；③伺服電機和滾珠絲杆的連接，我們采用聯軸器和電機固定座；④安裝完成後，使用使百分表進行調試，使絲杠（gàng）的旋轉精度控製（zhì）在 0.02 mm 之內。絲杆電機連接結構如圖 3 所示。

圖 3 絲杆電（diàn）機連接結構圖

刀架：拆除（chú）原刀架，改裝自動回轉四方（fāng）刀架。改造步驟：①使用扳手和其他工具將原來車床（chuáng）的刀架拆除；②在拆下來的小拖板上鑽四個螺紋孔，使用螺栓將電動刀（dāo）架與（yǔ）小拖板（bǎn）固定下來，並進行調（diào）試熱繼電器和中間繼電器。刀架改造如圖 4 所示。

圖 4 刀架改造

改造後的 CY6140 車床要具備回零的功能，因此車（chē）床需要在 X、Z 兩個正方向上加裝（zhuāng）一個限位開（kāi）關，來保證工作台回零時在安全的（de）位置。

改造方法：①在 X、Y 的（de）各自正方向上，使用螺釘將行程開關和擋塊固定在床身上；②為了使（shǐ）車床也具備數（shù）控車床的減速信號和回零（líng）信號，安裝的時候調整擋塊的位置（zhì），將它們錯開一段距離，保證信號的正常。

4、單片機係統硬（yìng）件設計（jì）

4.1 係統的功能要求

係（xì）統的（de）功能要求包括 Z 軸和 X 軸（zhóu）方向的伺服功（gōng）能、刀架自（zì）動（dòng）回轉控（kòng）製（zhì）功能、螺紋加工係統控製、係統行程功（gōng）能（néng）、輸入輸出人機控製功能、輸出界（jiè）麵功能管（guǎn）理（lǐ）、其（qí）他功能。其他功能包括光電（diàn）信號（hào）隔（gé）離、信號功率增大、異常情況報警係統（tǒng）、設備急停、設備複（fù）位。

4.2 電路的係統結構

電路係統結構如圖5所示。電路的係統結構如下：①CPU采用（yòng） BF7612BM28SOP ； ② 擴展程序存儲器采用（yòng）芯片AT24C02，內部（bù）含有 256 個 8 位字節，有（yǒu）一個 16 字（zì）節頁寫（xiě）緩衝器，擴展數據存儲器選用 62128；③擴展可編程接口電路；④地址鎖存器 74LS373、譯碼（mǎ）器各（gè）一個；⑤鍵盤（pán）接口（kǒu）電（diàn）路，顯示接口電路；⑥光電隔離與放大電路；⑦啟動、急停、報警等電路；⑧觸控設（shè）置電路。