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淺析普通（tōng）機床的數控改造

2018-5-30 來源（yuán）：河南省開封市高級技工學校（xiào）作者：袁順建（jiàn）

數控（kòng）機床在機械加工行（háng）業中的應（yīng）用越來越廣泛。數控機床的發展（zhǎn）, 一方麵是全功能、高性能; 另一方麵是簡單實用的經濟型數控機床, 具有（yǒu）自（zì）動加（jiā）工的基本功能,操作維修方便。數控機床的改造目的是要求機床穩定（dìng）可靠, 以盡可能低（dī）的（de）故障率運轉。現將應用微機控（kòng）製係統對C620- 1 車床改造過（guò）程進（jìn）行綜合分析。

一、微機控製（zhì）係統的選擇

目前市場上數控係統的類型（xíng）比較多, 選擇（zé）前首先應對擬改造的數控機床自身功能有一個充分（fèn）的了解, 可依據價格合理、技術先進（jìn）、服務方便的原則選擇（zé）數控係統。這對於實現較高的性能價（jià）格比非常（cháng）重要。數控係統所具（jù）有的功能（néng）要與準備改造（zào）的（de）數控（kòng）機床所能達（dá）到功（gōng）能相匹配,盡量減（jiǎn）少過剩的（de）數控功能。故總體配置方案（àn）如（rú）下:

—PC 機采用工控PC 機可滿足該控製係統的控製要求。

—運動控製卡采用由ADVANTECH 公司生產的PCL 運動（dòng）控製卡。該卡是一種高速三軸步進電機運（yùn）動控製卡, 它有16位的（de）數字輸入、輸出口, 可實現三軸聯動。

—光電耦合電路是自（zì）己（jǐ）設計的, 它的作用是能（néng）夠隔離外部幹擾信號對運動控製卡（kǎ）的信號衝擊, 提高係統的穩定性（xìng）。

—機床本體是由C620- 1 車床改造而（ér）來, 拆除原來的絲（sī）杆、溜板箱、變（biàn）速箱等, 保（bǎo）留原來的三爪卡（kǎ）盤（pán）等。

—步進（jìn）電機及其驅動（dòng）器是采用南京四通公司的。驅動器的輸入電壓45V, 考（kǎo）慮步進（jìn）電機的步距角和絲杆（gǎn）的螺距, 本係統X 軸的脈衝當量是0.00125, Z 軸的脈衝當量是0.0025。完全能夠達到0.005mm 的加（jiā）工精度要求。

—各種（zhǒng）限位（wèi）開關、減速開關、回零開關均安裝在機床本（běn）體（tǐ）上, 限位開關是起著硬件（jiàn）限（xiàn）位的作用, 當車床加工工件超出加工範圍時, 車床（chuáng）自動停止加工。減速開關的作用是當車（chē）床刀架（jià）回零並走到車床零（líng）點附近（jìn）時, 減（jiǎn）速開關被開（kāi）啟並通知車床減速走到（dào）零位置。

二、機械部分的改造

為了充分發揮數控（kòng）係統的（de）技術性能, 保證改造後的（de）車床在係統控（kòng）製下重複定位精度, 微機給無爬行、使用壽（shòu）命長、外型（xíng）美觀的機械部分（fèn）作了如下改動。

1.主軸係統改造

拆除了（le）原來的主軸變速箱, 采用變頻（pín）器+皮帶+主軸+編碼器。該係統（tǒng）的主軸速度也是有級調速, 共7 級, 速度可以從（cóng）40r/min 到1200r/min, 不過每一檔的速度可以根據需要通過設置變頻器來實現。利用變頻器的五個端子（zǐ）, 可以（yǐ）用數字量控製（zhì）電機（jī）的正、反轉, 停止及各檔速度。本變頻器是鬆下（xià）產品, 其中（zhōng）七檔頻率在A20~A26 中設置（zhì）, 端口應該由端口控製器(A1) 控（kòng）製（zhì）。本係統沒有采用手工機械調（diào）速, 所有（yǒu）的速（sù）度均由G 代碼中的S 命令來控製。軟件可以讀取G 代碼, 自動控製主軸電機轉速。

2.進給係統的設計

進給係統要盡可能減少中間傳動環節。本車（chē）床的X、Z 兩軸進給係統去掉了原來的進給係統的中間傳動環節, 直接采用了（le）步進電機（jī）+剛（gāng）性（xìng）聯軸器+滾（gǔn）珠絲杆的傳動方案。拆除原來的絲杆, 增加少量的機械附件, 就可安裝步進電機及滾（gǔn）珠絲杆螺母。據計算, 要求步進（jìn）電機的扭距是5N.m。我們選用的步（bù）進（jìn）電機是南京四通公司的86BYG250C- SAFRBC- 0302, 步距角選用0.9/ 1.8, 扭距是7.5N.m。驅動器的型號是SH20806, 輸入電壓是45V。

3.床身改造

為使改（gǎi）造後的機床有較（jiào）高的開動率（lǜ）和精（jīng）度保持性,應充分考慮機床零件（jiàn）、部件的耐磨性, 尤其是機床導軌的（de）耐磨性。

在（zài）改造（zào）中利用舊床身, 采用GCR15 軸承鋼淬硬到HRC56- 62 製成導軌, 用（yòng）螺釘和（hé）粘劑固定在鑄鐵床身上。粘接（jiē）前的（de）導軌工作表（biǎo）麵采用磨削加工, 表麵（miàn）粗糙度Ra0.8mm, 以提高粘接（jiē）強度。

4.自動換刀裝置

為了滿足在一台機床上一次裝夾完（wán）成多工（gōng）序加工和應用數控係統T 功能, 經多次調研和試用, 最後確定采用WZD4 型自動刀架。該刀架體積小, 重複定位精（jīng）度（dù）高,適（shì）用於強力車削並安（ān）全可靠（kào）。

三、效率與效果

車（chē）床經改造後不但保持（chí）了原機床主軸傳動部分變速範圍廣的特點, 在（zài）機床運動控（kòng）製上（shàng）還可以利用編程語言編程控製。實踐證明該機床操作（zuò）方便, 降低了操作者勞動強度, 提高了（le）產品質量, 而改造所需費用僅（jǐn）是購買簡易數控車床價格的一半。

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