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CA6140普通車床的數控係統設計與研究

2016-10-17 來源：湖北省丹江口市漢江集團電廠（chǎng）作者：肖秋（qiū）雯

摘　要（yào）　作為現行較為常見的機床，普通車床（chuáng）在優勢上主要表現為加工範（fàn）圍、技術（shù）參數範圍等方麵較（jiào）廣，成為（wéi）現代機械加（jiā）工行（háng）業中青睞的重要內容之一（yī）。然而實（shí）際應用中，CA6140 普通車床本身不具備較（jiào）高的（de）生產（chǎn）效率與自動化程度，對複雜（zá）零件、精密零件的加工很難適用。在此背（bèi）景下，便要求做好數控化加工工作，確保車床投入使（shǐ）用後能夠獲取更多（duō）的經濟效益。本文主要對CA6140 普通車床數控化改造的必要性、車床改造的總體方案以及車床數控係統設計（jì）的具體思路進行探析。

關鍵詞（cí）:CA6140普通車床；數控改造；係統設計

前言

數控機床的應用為大多機械加工企業帶（dài）來（lái）極多的經濟效益。但企業在數控機床使用引入過程中仍需考慮到機床價格問題，甚至部分（fèn）企業（yè）難以承擔起機床的（de）購置費用以及後期的維護與保養費用。這（zhè）就要求結合現行普通機床應用現狀，采取相應（yīng）的數控化改造措施（shī），既有利於產品（pǐn）加工質量的保障，也可使生產效率得到提高。因此，本文對CA6410 車床數控係統設計研究，具有十分重要的意義。

一（yī）、車床數控係統改（gǎi）造的必要性

車床數控係統改造的必要性主要可從微觀與宏（hóng）觀兩（liǎng）個（gè）角度研究。從微觀角度（dù）看，相比傳統機床，數控機床在應用過程中可使曲麵較為複（fù）雜、曲線形式的（de）零件被加工出來，且由於（yú）係統運行中可利用計算機運算（suàn）技術，這樣曲麵或曲線的設定都極為準確。同時，車床數控（kòng）係（xì）統改造中，加工零件精度可得以保障，整個加工工序比較集中，且融入一定的自動補償、自動監控以及預警功能，解決傳統人工勞動強度過高以及生（shēng）產周期（qī）過長等問題。而（ér）從（cóng）宏觀角度看，國外在機械工業領域（yù）中，對（duì）信息技術的應用起步較早，這樣所加工的產品在國際市場中也占有極大的競（jìng）爭優勢，相比之下，我國（guó）在機械工業領（lǐng）域改造方（fāng）麵起步較晚，整體數控化率極低（dī），很大程度需依托於進口機電產品，由此可見，機床數（shù）控化改造工作的開展極為必要[1]。

二（èr）、CA6140普（pǔ）通車床數控（kòng）改造的方案

數控機床係統改造中，本文主要（yào）選取CA6140 作為主要類型，其所（suǒ）加工的零件主要以螺紋零（líng）件、盤類零件（jiàn）以及中小型軸類零件為主。機床在實際操作中需保（bǎo）證對主（zhǔ）軸正反轉進行有效控製，確保主軸變速能夠滿足（zú）不同切削速（sù）度要（yào）求，同時，應保證刀架在進給運動方麵可做到橫向、縱（zòng）向運動。通過車床改造後，可使所有機械加（jiā）工任務順利完成，且車床在生產效率、加工精度等方麵都（dōu）可得到保障。從現行大多CA6140 車床使用現狀看，在實際改造（zào）中要求（qiú）通（tōng）過數控係統使其加（jiā）工（gōng）順序保持合理，整個係統能夠通（tōng）過（guò）I/O 向Z 軸、X 軸步進電機進行指令的傳輸，這樣在刀架運動合理（lǐ）的情況下，橫（héng）向進給運動、縱向進給運動便能順利完成。而在指令發出中（zhōng），應包括換刀指令，其主要指對三相（xiàng）電（diàn）動機（jī）利用刀架控製器進（jìn）行控製，使刀架轉位功能得以實現，配合相應的（de）脈衝編碼器，整個加（jiā）工工序將更為合理。

在方案確定中，首先考慮做好（hǎo）主要（yào）配置選擇（zé）工作。本文在研究中將CSK980T 係（xì）統引入其中，其在特點上主要表現為（wéi）：①步（bù）進電機選擇上主要以混合（hé）式為主，其可在滾珠螺母絲杠傳（chuán）動作用下使橫向、縱向自動進給目標得以（yǐ）實現；②將四個工位電動刀架設置其中，使換刀控製滿足自動化要求；③引用半防護設計方式，使整機更便於操作（zuò）並保（bǎo）證美觀性；④加工方式選取帶螺紋形式。其次，在（zài）改造要點方麵，要求從主傳動係統、進給（gěi）傳動係統兩方麵著（zhe）手。前者（zhě）要（yào）求將（jiāng）傳統車床中的刀架、溜板箱以及（jí）進給箱去（qù）除，而其他導軌、溜板以及主軸箱應進行保留。後者在改造中，要求利用縱向步進電機取（qǔ）代傳統進給箱，並使其連接件、支撐件以及溜（liū）板連（lián）接件（jiàn）等按照相關要（yào）求進行設計（jì）[2]。

三、車床數控係（xì）統設計的具體思路

（一）車床主運動係（xì）統設計思路

在數控係統設計中（zhōng），因變速傳動係統在類型上不同，所以主傳動係統在（zài）設計中（zhōng）需充分（fèn）考慮這些內容（róng）。從變速係（xì）統的類型看，主（zhǔ）要體現在無級變速、有級（jí）變速兩方麵，其中無級變速係統中（zhōng），可根據車床應用（yòng）需求，選擇機械無級（jí）變速、液壓無級（jí）變速以及（jí）電（diàn）器無級變速等裝置（zhì）。而在有級變速係統方麵（miàn），其對（duì）於中小（xiǎo）型機床較為適用，但由於其存在（zài）無法滿足自動變速要求問題，所以在設計中應以無（wú）級變速器為主。事實上，無級變速器（qì）在（zài）應用中對於100-4000r/min 的變速範圍很難滿足，所以需注意（yì）將串聯分級變速結構設置於無級變速係統中，以此解決變速範（fàn）圍較窄的問題。另外，係（xì）統設計中（zhōng）應在主軸部分進行改造，該部分改動中需考慮（lǜ）到：第（dì）一，假若傳統主軸包含（hán）潤滑、正反轉（zhuǎn）以及（jí）變速等功能，可直接將電機裝設其中以滿足驅動要求，但需防止改造後因主電機發生轉速變換（huàn）或反正而造成（chéng）係統失靈。第二，假若改造中無需對機械變速換擋問題進行考慮，可利（lì）用速度鏈使主軸箱齒輪組被固（gù）定，其目的在於防止有安全事（shì）故出現。

（二）車（chē）床進給係統改造設計思路

改造車床進給（gěi）係統中，主要從縱向、橫向進給係統兩方麵著手。如在縱（zòng）向係統改造方麵，要求以加工件拖動扭矩、精度要求作為依據（jù），完成（chéng）絲杠的選用，若（ruò）對精度要求不高，可將滑動絲杠（gàng）引入其中。在此基礎上還需（xū）做好步進電動機選擇（zé）工作，如常見的永磁感應式步進電動機，對係統綜（zōng）合性能（néng）的提高可起到明（míng）顯的作用。、另外，在縱向進給係統設（shè）計中，主要（yào）需考慮到齒輪間隙消除問題，可對螺釘采取人工調整方式，有利於係（xì）統功能的發揮。除此之外，數控係統設計中（zhōng）對脈衝發生器、刀架、電控櫃、箱體以及導軌都需（xū）做好改造工作（zuò）。在所有係統構件改造完成後，還需進行調（diào）試（shì），確保無誤後（hòu）才可投入使用[3]。

四（sì）、結論

CA6140 普通（tōng）車床數控化改造是適應現代機械工業信息化技術應（yīng）用的必然要求。實際改造（zào）中應正確認識傳（chuán）統車床應用的弊端以及改造的必要性，在確定改造總（zǒng）體方案的基礎上，對主運動係統、進給係統以及其他部件進行改造，以此達到（dào）數控化改造的目標，推動我國機械工業的整體（tǐ）發展。

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