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淺析（xī）普通機（jī）床的數控改造

2018-5-30 來源：河南省開封（fēng）市高級技工學校作者：袁順建

數控機（jī）床在機械加工行業中的應用越來越（yuè）廣泛。數控機（jī）床（chuáng）的（de）發展, 一方麵是全功能、高性能（néng）; 另（lìng）一方麵是（shì）簡單實（shí）用的經濟型數控機床, 具有自動加工的基本功能,操（cāo）作維修方便。數控機床的改造目的是要求（qiú）機床穩（wěn）定（dìng）可靠, 以盡可能低的故障率運轉。現將應用微機控製係（xì）統對C620- 1 車床改造過程進行綜合分析。

一、微機控製係統的選擇

目前市（shì）場上數控係統的類型比較多（duō）, 選擇前首先應對擬改造的數控（kòng）機床（chuáng）自身功（gōng）能有一個充分的（de）了解, 可依據價格合理、技術（shù）先進、服（fú）務方（fāng）便的原則選（xuǎn）擇數控係統。這對於（yú）實現較（jiào）高的性能價格比非常重要。數控係（xì）統所具有的（de）功能要與準備改造的數控機床所能達到功能相（xiàng）匹配,盡量減少過剩的數控功能。故總體配置方案如下:

—PC 機采用工控PC 機可滿足該控製係統的控製要（yào）求。

—運動控製（zhì）卡采用由ADVANTECH 公司（sī）生產的PCL 運動控製卡。該卡是一種（zhǒng）高速三軸（zhóu）步進電機運動控製卡, 它（tā）有16位的數字輸入、輸出口（kǒu）, 可（kě）實（shí）現三軸聯動。

—光電耦（ǒu）合電路是（shì）自己設計的, 它的作用是（shì）能夠隔（gé）離外部幹擾信號對運動控製卡的信號衝擊, 提高係統的穩定性（xìng）。

—機床（chuáng）本體是由（yóu）C620- 1 車床（chuáng）改造而來, 拆除原來的絲杆、溜板箱、變速箱等, 保留原來的三爪卡盤等。

—步進電機及其驅動器是采用南京四通公司的。驅動器的輸入電（diàn）壓（yā）45V, 考慮步進電（diàn）機的步距角和絲杆的螺距, 本係統X 軸的（de）脈衝當量是0.00125, Z 軸的脈衝（chōng）當（dāng）量是（shì）0.0025。完全能夠達到0.005mm 的加工精度要求。

—各種（zhǒng）限位開關、減速開關、回零開（kāi）關均（jun1）安裝在機床本體上（shàng）, 限（xiàn）位開關是起著硬件限位的作用, 當車床加工工件超出加工（gōng）範圍時, 車床自動停止加工。減速開關的（de）作用是當車床刀架回零並走到車床零點附近時, 減速開關被（bèi）開（kāi）啟（qǐ）並通知車床減速走到（dào）零位置。

二、機械部分的改（gǎi）造

為了充分發揮數控係統的技術性能, 保證改造後的車床在係統控製下（xià）重複定位精度, 微機給無爬行、使用壽命長、外型美觀的機械（xiè）部（bù）分作了如下改動（dòng）。

1.主軸係統改（gǎi）造

拆除了原來的主軸變速箱, 采用變頻器+皮帶（dài）+主軸+編碼器。該（gāi）係統（tǒng）的主軸速度也（yě）是有級調速, 共7 級, 速度可以從40r/min 到1200r/min, 不過每一檔的（de）速度可以根據需要（yào）通過設置變頻器來實現。利用變頻器的五（wǔ）個端（duān）子, 可以用數字量控製電機的正、反（fǎn）轉, 停止及各檔速度。本變頻器是鬆下產品, 其中七檔（dàng）頻率在A20~A26 中設置（zhì）, 端口應該由端口控製器(A1) 控製。本係統沒有采用手工機械調速（sù）, 所有的速度（dù）均由（yóu）G 代碼中的S 命令來控製。軟（ruǎn）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（kě）能減少（shǎo）中間傳動（dòng）環節。本車床的X、Z 兩軸進給係統去掉了原來的進（jìn）給係統的中間傳動環節, 直接采用了（le）步進電機（jī）+剛（gāng）性聯軸器+滾珠絲杆的傳動（dòng）方案。拆除（chú）原（yuán）來的絲杆, 增加少量的機（jī）械附件, 就可安裝步進電機及滾（gǔn）珠絲（sī）杆螺母。據計算, 要（yào）求步進電機（jī）的扭距是5N.m。我們選用的步進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（shì）45V。

3.床身改造

為使改造後的機床有較高的開動率和（hé）精度保持性,應充分考慮機床零件、部件的耐磨性, 尤其（qí）是機床導軌的耐磨（mó）性。

在改造中利用舊床身, 采用GCR15 軸承鋼淬（cuì）硬到HRC56- 62 製成（chéng）導軌, 用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。粘接前的導軌工作表麵采用磨削加工（gōng）, 表麵粗糙（cāo）度Ra0.8mm, 以提高粘接強度。

4.自動換刀裝置

為了滿足在一台機床上一次裝夾（jiá）完成多工序加工和應用數控係統T 功能, 經多次（cì）調研和試用, 最後確定采用WZD4 型自動刀架。該刀架體（tǐ）積小, 重（chóng）複定位精度高,適用於強（qiáng）力車削並安全可（kě）靠。

三、效率與效果

車（chē）床經改造後不但保持了原機床主軸傳動部分變速範圍廣的特點, 在機（jī）床運動控製上還（hái）可以利用編程語言（yán）編程控製。實踐證明該（gāi）機床操作方便, 降低了操作者勞（láo）動強（qiáng）度, 提高了產品質量（liàng）, 而（ér）改造（zào）所需費用僅（jǐn）是購買簡易數控車床價格的一半。

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