楊大明

摘 要：為了實現(xiàn)CA6150普通車床的數(shù)控化，我們對機床的控制系統(tǒng)進行了全面的設計及改造，并且改造之后的車床能夠達到準確定位及一些數(shù)控的其他功能要求，我們現(xiàn)有一臺常規(guī)的CA6150普遍車床，針對它自身的弊端提出了數(shù)控的改造方法及電器系統(tǒng)的設計，這樣能夠有效的提高其加工的精度，并且還能夠擴大機床的使用范圍，也有利于提高生產(chǎn)效率。

關鍵詞：普通車床;數(shù)控化;改造

一、普通車床數(shù)控化改造的設計任務

1.主要根據(jù)車間的生產(chǎn)要求，需要改造達到如下幾個方面要求：

1.1主軸方面改造要求

在甲方?jīng)]有要求我們進行剛性攻絲及螺紋加工進行改造的情況下，由于原有的主軸具有兩擋變速，因此對其不做改動，要在主軸無極變速及螺紋加工方面進行改進，要拆除原來的主軸的齒輪傳動裝置，還要對主軸上的電動機進行加裝主軸驅動器或者加上通用的變頻器，這要根據(jù)主軸的機型進行選擇適當?shù)淖冾l器，通過以上來實現(xiàn)主軸的無級變速，并且在主軸的后端需要加裝編碼器以實現(xiàn)螺紋的加工功能。

1.2進給軸方面改造要求

把原進給軸改造為伺服電機驅動的進給軸，這樣能夠充分的實現(xiàn)自主的加工進給，這樣也能夠滿足所加工的機床本體加工長度的需求。

1.3需要把刀架改成四工位自動數(shù)控的刀架，這樣才能夠實現(xiàn)自動換刀。

1.4其他方面改造。由于原有的進給周的潤滑系統(tǒng)是手動的，所以在本次的改造時需要對其進行加裝主軸及進給軸的自動的潤滑系統(tǒng)，還需要根據(jù)自動加工的要求，對加裝工件系統(tǒng)充分的冷卻。

二、普通車床數(shù)控化改造的內容

1.對于伺服驅動元件種類的選擇

對于永磁式交流伺服電動機來說，其結構非常簡單，并且運行可靠，效率也比較高。我們在結構上采取相應的改進措施以后，使得其外形的尺寸比直流電動機的尺寸及重量均減小一半左右，轉子慣量減到直流電動機的六分之一。進行改進以后，使其與異步的電動機相比較，由于我們所采用永磁鐵勵磁消除了勵磁損耗及其相關的雜散損耗，所以效率明顯提高，并且無換向器和電刷等，這樣使得機械的可靠性能與感應的電動機相同的功率的因數(shù)也有較大程度的提高，因此永磁同步電動機的體積比異步電動機的體積小一些，那么在數(shù)控伺服驅動的過程中大多情況下是采用同步交流伺服電動機作為伺服系統(tǒng)的驅動的主要裝置。

2.對于交流變速方式的選擇

交流伺服變速的調速方式很多，最常用的一種就是波脈寬調制的方式，此種是采用PWM方式進行調速的。對于CA6150普通車床數(shù)控化改造，需要選用EP100-3A型號的伺服驅動器。此種型號的驅動器采用的是比較先進的控制算法，這樣能夠充分實現(xiàn)轉矩及轉速和位置精確的數(shù)字控制，并且其數(shù)字量和模擬量的接口，能夠比較方便的與各種上位的控制機聯(lián)網(wǎng)，使其具有多項智能化的監(jiān)視功能及精巧的操作板，能夠為客戶提供很多的方便條件，也方便調度與故障的診斷。另外，內置的全系列的伺服電機參數(shù)，能夠達到電機與驅動器的無縫連接，這樣就能夠形成全套的產(chǎn)品，使其性價比非常高，IPM的智能模塊使用，也是根據(jù)國內工業(yè)環(huán)境的可靠性而設計的，這樣能夠使得產(chǎn)品的可靠性更佳。

3.進給系統(tǒng)的改造

3.1縱向的進給系統(tǒng)

需要拆去原來機床的溜板箱及光杠和絲杠，還有安裝座，再配上滾珠絲杠及與其相關的安裝的裝置，需要選用合適的電動機，來確定減速比及保持轉矩一定，這樣能夠拖動轉矩使其傳給滾珠絲杠副，從而帶動拖板，使其沿縱向往返進行運動。另外，滾珠絲杠可采用預緊安裝的方式，從而減小或消除由于絲杠自身的重量而導致的彎曲變形，使得絲杠剛度有較大程度的提高，從而使絲杠不會因為發(fā)熱而伸長。

3.2橫向的進給系統(tǒng)

在我們拆除橫向絲杠的時候，需要換上滾珠絲杠這個時候要確定電動機的減速比及轉矩和脈沖當量，另外在選擇電動機的時候，需要通過1∶2的比例對減速箱與滾珠絲杠相連接。

3.3伺服電動機的安裝與接線方法

我們通常所采用的安裝方法是立式的方形凸緣，這種方法是要通過通過法蘭盤與止口固定在機床絲杠的托架上，另外伺服電動機的輸出軸需要在減速箱減速之后，通過軸套與絲杠相連接的方式進行的，電動機的插頭和驅動器的端口也需要連接。

三、改造與安裝內容

1.電氣改造

1.1電器柜制作與安裝布線過程

電器柜制作需要在通風流暢，安裝方便的原則的基礎上進行，并且在電器柜的設計方面，要在電器柜的上部適當位置進行預留供數(shù)控系統(tǒng)和操作面板安裝的空位進行安裝。

1.2床身電氣安裝過程

我們在中拖板上安裝X軸參考點限位和橫向正負方向極限限位的時候，需要合并X軸電機線纜和編碼器線纜連接線，這需要通過中拖板中間夾層及拖鏈和地溝連接到電器柜。安裝時，原主軸按鈕的位置保持不變，按鈕線通過原來的按鈕線管到床身的后部合并到一起，使得所有電氣線進入拖鏈最終到電器柜。到此步驟，床身和電氣柜線路的連接才全部完成，最后需要檢查所有的連接線，確保準確無誤之后，繼電器和電磁閥的續(xù)流二極管極性連接也需要準確無誤。測試強電相序正確之后，才能夠進行調試程序的工作，最主要的是刀架電機，它的方向絕對不能錯誤，如果錯誤就會導致電機卡死燒毀的現(xiàn)象，使得之前工作都前功盡棄了，這就是普通車床CA6150數(shù)控化改造的整個過程。

2.安裝內容：

2.1滾珠絲杠的安裝

伺服電動機安裝在床鞍的后部，靠近操作者端布置一個支承短軸，通過一個聯(lián)軸套與滾珠絲杠已知條件連接，利用車床原橫向進給絲杠的滑動軸套作徑向支承，在原支承處布置一對推力球軸承。遠離操作者端，用一個聯(lián)軸套和一根連接短軸，把滾珠絲杠與減速箱輸出軸連接起來，將絲母座固定在中滑板上帶動中滑板運動，從而實現(xiàn)刀具的橫向進給運動。

2.2自動回轉刀架的安裝

將原刀架拆下，去掉車床的小滑板，加裝一塊方鐵，安在中滑板上，以調節(jié)刀架與機床主軸間的高度。刀架放在方鐵上，卸掉電動機的風單，逆時針轉動電動機，或用內六角扳手轉動軸承蓋上的內六角，使刀架轉動定位后，裝上螺釘，然后將刀架固定。

2.3滾珠絲杠副的防拍

采用毛氈圈對螺母進行密封，毛氈圈的厚度為螺距的2到3倍，而且內孔作成螺紋的形狀，使之緊密地包住絲杠，并安裝于螺母或套簡兩端的槽孔內。對于暴露在外的絲杠，采用折疊式塑料防護罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。

結語：綜上所述，本文通過對CA6150車床數(shù)控化改造的設計和改造，充分的了解了機械加工設備的數(shù)控化改造的主要流程，對于今后工作的研究打好基礎，并且此機床改造之后投入使用的過程中，運行狀態(tài)良好并且也非常平穩(wěn)，在操作方面也很簡單，并且工作效率也提高了很多，為今后工作打下鋪墊。這對以后的設備進行數(shù)控化改造及設備的數(shù)控化的比率方面還將會有很大的發(fā)展進步空間。

參考文獻：

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