摘要：提高機床的數控化率主要有兩種方式：一（yī）是購置新的數（shù）控機床，二是對舊有機床進行數控化（huà）改造。對這些機床進（jìn）行數控化改造和更新，可形成上千億的更新市場需求，對保持經濟增長可發揮（huī）一定的作用。本文（wén）對普通立車進（jìn）行數控化改造，解決了企業先進設備缺乏的難題。
 
      關鍵詞：立式車床（chuáng）；數控改造；電氣控製
   
      1.C5126數控改造的總（zǒng）體方案
 
      C5126立式車（chē）床數控化改造主要包括（kuò）三（sān）個（gè）方麵：機（jī）械傳動結構的改造，電氣驅動係統的改造，數控（kòng）係統的（de）改造。
 
      機械結構的改造主要包括（kuò）主（zhǔ）軸傳動（dòng）係統的（de）改造（zào）、進給係統的改造以及橫梁（liáng）機械結構的改造（zào）。主軸傳動係統的改造目標是實現無級調速；進給係統的（de）改造（zào）主要是通過對立刀架水平和垂直絲（sī）杠的（de）驅動係統改造，實現數控車床所必須的X、Z軸的改造。將原車床立刀架的垂（chuí）直絲杠改造並定義為數控車床的Z軸，立刀架的水平絲杠改造並定義為數控車床的（de）X軸（zhóu）。改造目標要實現與驅動電機的配合，同時考慮機械結構的安（ān）裝情況，合理利（lì）用空間；橫梁機械結構的改造目標是簡（jiǎn）化夾緊機構，方便實現上升下（xià）降的控製。
 
      電氣係統的改造需要拆除舊機床的電氣控製元件，因為改造後的設備為數控設備，許多電氣控製元件已經無法完成數控係統的（de）控製功能，為了實現對改造後機床的控製必須全部換掉。改造後通過變頻器實現主軸的（de）無級調速控製，並選擇與安裝編碼器等電氣元件，通過合理選擇驅（qū）動電（diàn）機與驅動器控（kòng）製進給（gěi）軸的運（yùn）動。改造後的機床功能圖（tú）如圖1.1所示。

                    圖1.1改造後的機床功能圖
   
      數控裝置發出信號分別控製主軸、X軸、Z軸、橫梁等部件，主（zhǔ）軸（zhóu）、X軸與Z軸的位置控製為半閉（bì）環控製，通過指令控（kòng）製，輸出（chū）進給信號與方向信（xìn）號到驅（qū）動器，驅動電（diàn）動機運行，並（bìng）將檢測到的位置信號反（fǎn）饋到驅動器，由自身部的位置比較模塊完成反饋位置與要求（qiú）位置比較後，並修正下一周期的旋轉，不需CNC裝置（zhì）的位置控製模塊進行反饋比（bǐ）較、速（sù）度修正。
 
      2.電氣控製（zhì）部（bù）分（fèn）分析（xī）和改（gǎi）造
 
      2.1主軸電（diàn）氣控製方案選擇
   
      主軸通常（cháng）有交流與直流兩種調速方式。直流（liú）調速一（yī）般采用直流（liú）主（zhǔ）軸電動機配合全數字直流調速裝置實現，這種（zhǒng）設計（jì）體積小，結構緊湊，調速控製力度較好，且調速性能穩定，但是成本較高。交流主軸（zhóu）電動機采用變頻調速控製（zhì），其（qí）特點是調速和起製動性能好，高效率、高功率因數和適用（yòng）範圍廣泛。另外，采用變頻器調速的最大優點是（shì）可以利用機床原有的主軸電機，實現轉速的方便調控，改造成本較低。結合改造設備的情況，完成主（zhǔ）軸驅動形式的改造，通過變頻調速實現對主軸轉速（sù）的無級調速。
 
     2.2進給軸電氣控（kòng）製（zhì）方案選（xuǎn）擇
 
     進給伺服機構的控製方式（shì）通常（cháng）有開環控製、全閉環控製與半閉環控製三種方式。開環控製方式沒有反饋係（xì）統，此種控製方式的最大特點是控製方便，結構簡單，價格便宜。數控係統發出的位移指（zhǐ）令信號流是單向的，不存在穩定性問題，由於機械傳動誤差不經過反饋校正，位移精度一般不高。
 
     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（xìng）和間（jiān）隙均為非線性，並且整個機械傳（chuán）動鏈（liàn）的響應（yīng）時間又（yòu）非常大，這些主要用在高精度的設備。半閉環控製方式把反饋元件直接安裝在伺服電動機（jī）或絲杠端部，由於大部分機械（xiè）傳（chuán）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（shè）備的改造要求選擇使用半閉環控製方式，如圖1.1所示。X軸和（hé）Z軸的T型絲杠（gàng）末端安裝編碼器，並安裝驅動器（qì）、驅（qū）動電機和限（xiàn）位開關，按照電氣安裝和（hé）原理圖的設計接（jiē）好線，並依據實際需求和電氣（qì）樣本準確的完成電氣（qì）設（shè）備的選型。
 
     2.3數控係統的選型
   
     被改造機床的控製功能要求是選擇合適的數控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（què）保係（xì）統工作可靠性。通過性（xìng）能與價（jià）格比，選取物美價廉的數控係統（tǒng），並要考（kǎo）慮數控係統的售後服務和故障維修等情況。目前（qián）國內采用比較多的數控係統有：FANUC數控係統、SIEMENS數控係統、三菱數控係統、華中數控係統等。
 
      3.電氣控製部分的安裝（zhuāng）調試
 
      3.1電氣控製部分安裝要點（diǎn）
 
      電氣控製部分的安裝是接線與控製元（yuán）器件的布置。電氣（qì）櫃是電氣控製部分的安裝（zhuāng）主要部分，它（tā）裏麵涵蓋了（le）幾乎所有的（de）強電（diàn）與弱電控製。按照（zhào）線路圖以及（jí）電（diàn）氣櫃的設計，尺寸和接線原則把電氣控製（zhì）原件安裝到位，安裝中要詳細閱讀元器件的說明書，按照安全的操作規範來進（jìn）行安裝。安裝中（zhōng）認真仔細，特別注意變頻器（qì）、驅動器等主要元器件的安裝，選擇正確的接線端子來安裝並注意（yì）線序，以防接錯位置損壞元器件。
 
      3.2安裝調試
 
      電氣控製部分要逐一檢查變頻器連線，驅動器連線，行程開關，交流接觸器，繼電器，熔斷器等元件，按照電氣原理（lǐ）圖完成電氣櫃布局和整體接線，安裝好後就是進行動作（zuò）檢驗。
 
      (1)正麵櫃內的元件的安裝（zhuāng）：先安裝核心部分數控操作麵板，並連接電纜，接下來再（zài）安裝伺服驅（qū）動器以及電機編碼器（qì），隨後安（ān）裝塑料殼斷路器、小型斷路器、交（jiāo）流接觸器、電機編（biān）碼器、互感器、開關電源、中間繼電器、熔斷器、端子（zǐ）排等其它相關的電氣元（yuán）件，在接線（xiàn）的過程中在線上標上記號，便於連接其它櫃內的接線也便於引出線，在接線的過程中要認真謹慎，避免誤接線引起（qǐ）的元器件損壞。
   
      (2)反麵櫃內電器元件的安裝：根據變頻器安裝所需的位置，安裝好變頻（pín）器。把需要的電纜一（yī）端接在變頻器所要使用的端子上，一端引出並（bìng）做上記號；並進一步安（ān）裝隔離變壓器、軸流風扇、製動單元（yuán）、隔（gé）離變壓器、製動電阻，連接好相（xiàng）互（hù）之間的連（lián）線，把要引出的線做上記號（hào），便於按照線路（lù）圖進行（háng）安裝。安裝好後要（yào）注意所有電氣元器件上的連（lián）線是否充（chōng）分連接，避免有短路和未（wèi）連接的（de）情（qíng）況出現，按照功能（néng）要求接好線。
 
      (3)麵板元件布局的安裝：麵板元器件（jiàn）主（zhǔ）要是數控裝置的報警以及信號顯示裝置，主要是電流表、電壓表、紅色指示燈、綠色按鈕、急停（tíng）按鈕、三位旋（xuán）鈕等顯示與控（kòng）製按鈕，這部分接線一定要注意線的位置不能（néng）接錯，否則會影響信號的判斷（duàn）。
 
      (4)加裝（zhuāng）限位開關，限位開關的位置（zhì）一定要安裝比較準確，以免出現控製與實際運行距離的差別。
 
      接下來進行（háng）送（sòng）電檢測：
    
      1)確認（rèn）電（diàn）源電壓相序切斷各分路空氣開關或熔斷器，閉合機床總開關，檢查輸入電源電壓相序正確與否。其方法可用（yòng）相序表或示波器判斷，特別是（shì）伺服驅動采用（yòng）晶閘管控製的電路。如相續不符，一通電就會燒斷熔絲，甚至造成器件損（sǔn）壞（huài）。
      2)接通強電（diàn）櫃交流電源。
      3)接通（tōng）直流電源。
   
      檢查測量各直流電源是否正常，檢查時需結合當（dāng）地（dì）供電電壓的峰穀值情況，其偏差值是否（fǒu）超（chāo）出其允許（xǔ）範圍。
 
      結論
 
      本文對普通立車進行了（le）數控化改（gǎi）造，改造後的機床通過圓（yuán）弧等指令的數控編程可以很方便地加工出普通立（lì）式車床無法加工的（de）複雜曲麵類零件。