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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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