李濤

（遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 丹東 118009）

1 項(xiàng)目的意義及預(yù)期功能

由于數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展，企業(yè)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越多，因此除了需要數(shù)控機(jī)床操作工及CAD/CAM 軟件應(yīng)用人才外，對(duì)數(shù)控機(jī)床維修人才的需求也更加迫切。所以結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的數(shù)控維修教學(xué)設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用，對(duì)提高學(xué)生裝配與調(diào)試數(shù)控機(jī)床、診斷數(shù)控設(shè)備故障的能力，有著非常大的實(shí)際意義。根據(jù)數(shù)控故障診斷與維護(hù)教學(xué)要求及生產(chǎn)實(shí)際的需要，數(shù)控維修機(jī)床功能如圖1 所示。

圖1 數(shù)控維修機(jī)床功能

2 總體設(shè)計(jì)原理與方案

本次設(shè)計(jì)以CA6140 車床為基礎(chǔ)，由于數(shù)控維修機(jī)床為實(shí)訓(xùn)設(shè)備，對(duì)加工精度要求不高，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、節(jié)約成本，總體設(shè)計(jì)方案如圖2 所示。

圖2 總體設(shè)計(jì)圖

1）X、Z 軸設(shè)計(jì)方案：拆除原車床的進(jìn)給箱、溜板箱、光杠、絲杠，采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠傳遞進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

Z 軸：Z 軸伺服電機(jī)→聯(lián)軸器→縱向滾珠絲杠→大托板縱向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量和螺距；

X 軸：X 軸伺服電機(jī)→聯(lián)軸器→橫向滾珠絲杠→橫滑板橫向按數(shù)控指令獲得不同走刀量。

2）主軸部分改進(jìn)：主軸在保留主軸箱的基礎(chǔ)上，根據(jù)成本要求不采用變頻器控制主軸，對(duì)于主軸的正、反轉(zhuǎn)采用相應(yīng)的接觸器控制。

3）拆除原手動(dòng)刀架，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，安裝4工位電動(dòng)刀架。

4）縱、橫向要安裝行程開關(guān)，保證加工過(guò)程中不超程。

5）考慮到成本，采用國(guó)產(chǎn)華中世紀(jì)星經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。

3 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

1）Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。Z 軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖3 所示。拆除原來(lái)所有的進(jìn)給部分，采用Z 軸伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器把動(dòng)力傳遞給縱向滾珠絲杠，再由滾珠絲杠螺母副拖動(dòng)工作臺(tái)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于滾珠絲杠成本的因素，設(shè)計(jì)了兩根絲杠接長(zhǎng)桿，通過(guò)圓柱銷與絲杠配合。在滾珠絲杠采用雙螺母螺紋預(yù)緊方式消除絲杠和螺母間的間隙，調(diào)整方便。

圖3 Z 軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

2）橫向（X 軸）進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)。橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4 所示。橫向伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器把動(dòng)力傳遞給縱向滾珠絲杠，由于滾珠絲杠成本的因素，設(shè)計(jì)了兩根絲杠接長(zhǎng)桿，通過(guò)圓柱銷與絲杠配合。螺母通過(guò)螺母座直接固定在中拖板上。

4 電氣部分設(shè)計(jì)

圖4 橫向（X 軸）進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖

電氣部分的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)教學(xué)需要滿足維修機(jī)床的基本功能（主軸能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，能實(shí)現(xiàn)X、Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)4 工位刀架自動(dòng)換刀）來(lái)開展一些實(shí)際的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。因此電氣控制線路主電路所示主軸電動(dòng)機(jī)采用的是接觸器控制正反轉(zhuǎn)，由于設(shè)計(jì)的維修實(shí)訓(xùn)機(jī)床是在CA6140 車床的基礎(chǔ)上完成的，根據(jù)資金的情況仍然采用原主軸箱來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)與主軸調(diào)速（不采用變頻器控制主軸調(diào)速）。X、Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制兩軸的伺服電動(dòng)機(jī)。采用接觸器控制刀架正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的選刀與鎖緊。刀架電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)PLC 輸出。

5 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目完成后，將研發(fā)一臺(tái)數(shù)控維修車床，能完成數(shù)控機(jī)床編程、操作類實(shí)訓(xùn)，數(shù)控機(jī)床編程操作，數(shù)控機(jī)床電氣部分的實(shí)訓(xùn)，數(shù)控機(jī)床電路安裝實(shí)訓(xùn)，電氣原理圖及裝配圖的識(shí)圖與繪制，參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)備份，主軸、進(jìn)給軸、刀架、模塊的基本功能調(diào)試，數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修，數(shù)控機(jī)床的整機(jī)調(diào)試等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

［1］陳紹廉.數(shù)控機(jī)床改造技術(shù)［M］.北京：航空工業(yè)出版社，1989.

［2］劉鳳國(guó).CA6140 型車床進(jìn)給系統(tǒng)及刀架的數(shù)控改造［J］.煤礦機(jī)械，2005（2）：95-97.