CA6140普通車床的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究
2016-10-17 來源：湖北省丹江口市漢江集團(tuán)電廠 作者：肖秋雯
摘 要 作為現(xiàn)行較為常見的機(jī)床，普通車床在優(yōu)勢上主要表現(xiàn)為加工范圍、技術(shù)參數(shù)范圍等方面較廣，成為現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)中青睞的重要內(nèi)容之一。然而實(shí)際應(yīng)用中，CA6140 普通車床本身不具備較高的生產(chǎn)效率與自動(dòng)化程度，對復(fù)雜零件、精密零件的加工很難適用。在此背景下，便要求做好數(shù)控化加工工作，確保車床投入使用后能夠獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要對CA6140 普通車床數(shù)控化改造的必要性、車床改造的總體方案以及車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體思路進(jìn)行探析。
關(guān)鍵詞:CA6140普通車床；數(shù)控改造；系統(tǒng)設(shè)計(jì)
前言
數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用為大多機(jī)械加工企業(yè)帶來極多的經(jīng)濟(jì)效益。但企業(yè)在數(shù)控機(jī)床使用引入過程中仍需考慮到機(jī)床價(jià)格問題，甚至部分企業(yè)難以承擔(dān)起機(jī)床的購置費(fèi)用以及后期的維護(hù)與保養(yǎng)費(fèi)用。這就要求結(jié)合現(xiàn)行普通機(jī)床應(yīng)用現(xiàn)狀，采取相應(yīng)的數(shù)控化改造措施，既有利于產(chǎn)品加工質(zhì)量的保障，也可使生產(chǎn)效率得到提高。因此，本文對CA6410 車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，具有十分重要的意義。
一、車床數(shù)控系統(tǒng)改造的必要性
車床數(shù)控系統(tǒng)改造的必要性主要可從微觀與宏觀兩個(gè)角度研究。從微觀角度看，相比傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用過程中可使曲面較為復(fù)雜、曲線形式的零件被加工出來，且由于系統(tǒng)運(yùn)行中可利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算技術(shù)，這樣曲面或曲線的設(shè)定都極為準(zhǔn)確。同時(shí)，車床數(shù)控系統(tǒng)改造中，加工零件精度可得以保障，整個(gè)加工工序比較集中，且融入一定的自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)監(jiān)控以及預(yù)警功能，解決傳統(tǒng)人工勞動(dòng)強(qiáng)度過高以及生產(chǎn)周期過長等問題。而從宏觀角度看，國外在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域中，對信息技術(shù)的應(yīng)用起步較早，這樣所加工的產(chǎn)品在國際市場中也占有極大的競爭優(yōu)勢，相比之下，我國在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域改造方面起步較晚，整體數(shù)控化率極低，很大程度需依托于進(jìn)口機(jī)電產(chǎn)品，由此可見，機(jī)床數(shù)控化改造工作的開展極為必要[1]。
二、CA6140普通車床數(shù)控改造的方案
數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)改造中，本文主要選取CA6140 作為主要類型，其所加工的零件主要以螺紋零件、盤類零件以及中小型軸類零件為主。機(jī)床在實(shí)際操作中需保證對主軸正反轉(zhuǎn)進(jìn)行有效控制，確保主軸變速能夠滿足不同切削速度要求，同時(shí)，應(yīng)保證刀架在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方面可做到橫向、縱向運(yùn)動(dòng)。通過車床改造后，可使所有機(jī)械加工任務(wù)順利完成，且車床在生產(chǎn)效率、加工精度等方面都可得到保障。從現(xiàn)行大多CA6140 車床使用現(xiàn)狀看，在實(shí)際改造中要求通過數(shù)控系統(tǒng)使其加工順序保持合理，整個(gè)系統(tǒng)能夠通過I/O 向Z 軸、X 軸步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行指令的傳輸，這樣在刀架運(yùn)動(dòng)合理的情況下，橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)便能順利完成。而在指令發(fā)出中，應(yīng)包括換刀指令，其主要指對三相電動(dòng)機(jī)利用刀架控制器進(jìn)行控制，使刀架轉(zhuǎn)位功能得以實(shí)現(xiàn)，配合相應(yīng)的脈沖編碼器，整個(gè)加工工序?qū)⒏鼮楹侠怼?/font>
在方案確定中，首先考慮做好主要配置選擇工作。本文在研究中將CSK980T 系統(tǒng)引入其中，其在特點(diǎn)上主要表現(xiàn)為：①步進(jìn)電機(jī)選擇上主要以混合式為主，其可在滾珠螺母絲杠傳動(dòng)作用下使橫向、縱向自動(dòng)進(jìn)給目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)；②將四個(gè)工位電動(dòng)刀架設(shè)置其中，使換刀控制滿足自動(dòng)化要求；③引用半防護(hù)設(shè)計(jì)方式，使整機(jī)更便于操作并保證美觀性；④加工方式選取帶螺紋形式。其次，在改造要點(diǎn)方面，要求從主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)兩方面著手。前者要求將傳統(tǒng)車床中的刀架、溜板箱以及進(jìn)給箱去除，而其他導(dǎo)軌、溜板以及主軸箱應(yīng)進(jìn)行保留。后者在改造中，要求利用縱向步進(jìn)電機(jī)取代傳統(tǒng)進(jìn)給箱，并使其連接件、支撐件以及溜板連接件等按照相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]。
三、車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體思路
（一）車床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，因變速傳動(dòng)系統(tǒng)在類型上不同，所以主傳動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中需充分考慮這些內(nèi)容。從變速系統(tǒng)的類型看，主要體現(xiàn)在無級變速、有級變速兩方面，其中無級變速系統(tǒng)中，可根據(jù)車床應(yīng)用需求，選擇機(jī)械無級變速、液壓無級變速以及電器無級變速等裝置。而在有級變速系統(tǒng)方面，其對于中小型機(jī)床較為適用，但由于其存在無法滿足自動(dòng)變速要求問題，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)以無級變速器為主。事實(shí)上，無級變速器在應(yīng)用中對于100-4000r/min 的變速范圍很難滿足，所以需注意將串聯(lián)分級變速結(jié)構(gòu)設(shè)置于無級變速系統(tǒng)中，以此解決變速范圍較窄的問題。另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)在主軸部分進(jìn)行改造，該部分改動(dòng)中需考慮到：第一，假若傳統(tǒng)主軸包含潤滑、正反轉(zhuǎn)以及變速等功能，可直接將電機(jī)裝設(shè)其中以滿足驅(qū)動(dòng)要求，但需防止改造后因主電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)速變換或反正而造成系統(tǒng)失靈。第二，假若改造中無需對機(jī)械變速換擋問題進(jìn)行考慮，可利用速度鏈?zhǔn)怪鬏S箱齒輪組被固定，其目的在于防止有安全事故出現(xiàn)。
（二）車床進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)思路
改造車床進(jìn)給系統(tǒng)中，主要從縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)兩方面著手。如在縱向系統(tǒng)改造方面，要求以加工件拖動(dòng)扭矩、精度要求作為依據(jù)，完成絲杠的選用，若對精度要求不高，可將滑動(dòng)絲杠引入其中。在此基礎(chǔ)上還需做好步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選擇工作，如常見的永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，對系統(tǒng)綜合性能的提高可起到明顯的作用。、另外，在縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要需考慮到齒輪間隙消除問題，可對螺釘采取人工調(diào)整方式，有利于系統(tǒng)功能的發(fā)揮。除此之外，數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對脈沖發(fā)生器、刀架、電控柜、箱體以及導(dǎo)軌都需做好改造工作。在所有系統(tǒng)構(gòu)件改造完成后，還需進(jìn)行調(diào)試，確保無誤后才可投入使用[3]。
四、結(jié)論
CA6140 普通車床數(shù)控化改造是適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)信息化技術(shù)應(yīng)用的必然要求。實(shí)際改造中應(yīng)正確認(rèn)識傳統(tǒng)車床應(yīng)用的弊端以及改造的必要性，在確定改造總體方案的基礎(chǔ)上，對主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)以及其他部件進(jìn)行改造，以此達(dá)到數(shù)控化改造的目標(biāo)，推動(dòng)我國機(jī)械工業(yè)的整體發(fā)展。
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