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CA6140普通車床的數控係統（tǒng）設計與研究

2016-10-17 來源：湖北省丹江口市漢江集團電廠作者：肖秋雯

摘　要　作為現（xiàn）行（háng）較為（wéi）常（cháng）見的機床，普通（tōng）車（chē）床在優勢上主要表現為加工範圍、技術參數範圍（wéi）等方麵較廣，成為現（xiàn）代機械加工行業中青睞的重（chóng）要內容之（zhī）一。然而實際應用中，CA6140 普通車床本身不具備（bèi）較高的生產效率與自動（dòng）化程度，對複雜零件、精密零件的加工很難適用。在此背景下，便（biàn）要求做（zuò）好數控化加工工作，確保車床投入（rù）使用後能夠獲取更多的經濟效益。本文主要對CA6140 普通（tōng）車床（chuáng）數控化改造（zào）的必要性、車床改造的總體方案以及車床數控係統設計的具體（tǐ）思路進行探析。

關鍵詞:CA6140普通車床；數控改造；係統設計

前言

數控機（jī）床的應用為大多機械加工企業帶來（lái）極多的經濟效益。但企業在數控機床使用引入過程中（zhōng）仍需考慮到機床價格問題，甚至部分企業難以承擔（dān）起機（jī）床的購置費用（yòng）以及後期的維護與保養費用。這就（jiù）要求結合現行普通機床應用現狀（zhuàng），采取相應的數控化改造措施，既有利於產品加工質量的保障，也可使生產效率得到提高。因此，本文對CA6410 車床數控係（xì）統設計研（yán）究，具有十分重要的意義。

一、車床數控（kòng）係統改造的必要性

車床（chuáng）數（shù）控係統（tǒng）改造的必要性主要可（kě）從微觀（guān）與宏（hóng）觀兩個（gè）角度研究。從微（wēi）觀角度看，相比傳統機床，數控機床在應（yīng）用過程中可使曲麵較為複雜、曲線形式的零件被加工（gōng）出來，且由（yóu）於係統運行中（zhōng）可利用計算機運算技術，這樣曲麵或曲線（xiàn）的設定都極為準確（què）。同時，車（chē）床數控係統改造（zào）中，加工零件精度可得以保障，整個加工工序比較集中，且融入一定的自動補償、自動監控以及（jí）預警功能，解決傳統人工（gōng）勞動強度（dù）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）械工業領域中，對信息技術（shù）的應（yīng）用起步較早，這樣所加工的產品在國際市場中也（yě）占有極大的（de）競（jìng）爭優勢（shì），相比之下（xià），我國在機械工業領域改造方麵起步較晚，整體數控化率極低，很大（dà）程度需依托於（yú）進口機電產（chǎn）品，由此可見，機（jī）床數控化改造工作的（de）開展極為（wéi）必要[1]。

二、CA6140普通車床數（shù）控改造的方案（àn）

數控機床係統改造中，本文主要選取CA6140 作為主要類型，其所加工的零件主要以（yǐ）螺紋零件、盤類零件以及（jí）中小（xiǎo）型（xíng）軸類零件為主。機床在（zài）實際操作中需保（bǎo）證對主軸正反轉進（jìn）行有效控（kòng）製，確保（bǎo）主軸變速能夠滿足不同切削速度要求，同時，應保證（zhèng）刀架在進給運動方（fāng）麵可做到橫向、縱向運動。通過車床改造後，可使所有機械加工任（rèn）務順利完成，且車床在生產（chǎn）效率、加工精度等（děng）方麵都可得（dé）到保障。從現行大多CA6140 車床使用現狀看，在實（shí）際改造中要求通過數控係統使其加工順序保持合理，整個係統能（néng）夠通過I/O 向Z 軸、X 軸步進電機進行指令的傳輸，這樣在刀架運動合理的情況下，橫向進給（gěi）運（yùn）動、縱向進給運動便能順利完成。而在指令發出中，應包括換刀指令，其主要指對三相電（diàn）動機利用刀架控製器進（jìn）行控製，使刀架轉位功能（néng）得以實現（xiàn），配合相應的（de）脈衝（chōng）編碼器，整個加工工序將更為合理。

在方案確定中，首先考慮做好主要配置選擇工作。本文在（zài）研究中將CSK980T 係統引入其中，其在特點上主要表現為（wéi）：①步（bù）進電機選擇上主要（yào）以混合式為主，其可在滾（gǔn）珠螺母絲杠傳（chuán）動作用下使橫向、縱向自動（dòng）進給目標得以實現；②將四個工位電動刀架設置其中，使換刀控製滿足自（zì）動化要（yào）求；③引用半防護設計方式，使整機更便於操作並保證美觀性；④加工方（fāng）式選取（qǔ）帶螺紋形式。其次，在改造要點方麵，要求從（cóng）主傳動係統（tǒng）、進（jìn）給傳（chuán）動係統兩（liǎng）方麵著手。前者要求將傳統車床中的刀架、溜板箱以及（jí）進給（gěi）箱去除，而其他導軌（guǐ）、溜板以及主軸箱應進行保留。後者在改造中（zhōng），要求利用縱向步進電機取代傳統進給箱，並使（shǐ）其連接件、支撐（chēng）件以及溜板連接件等按照相（xiàng）關要求進行設計[2]。

三、車床數控係統（tǒng）設計的具體思路

（一）車床主運動係（xì）統（tǒng）設計思路

在（zài）數控係統設計中（zhōng），因變速傳動係統在類型上不同，所（suǒ）以主傳動係統在設計中需充分考慮這些內容。從變速係統的類（lèi）型看，主要體現在無級變速、有級（jí）變速兩方（fāng）麵（miàn），其中無級變速係統中，可根據車床應用需求（qiú），選擇機械無級變速、液壓無（wú）級變速以及（jí）電器無級變速等裝置。而在有級變速係統方麵，其對於中小型機（jī）床（chuáng）較為適（shì）用，但由於其存在無法滿足自動變速要求問題（tí），所以在設計中應以無級變速器為主。事（shì）實上，無級變速器在應用（yòng）中對（duì）於100-4000r/min 的（de）變速範圍很難滿足，所以需注意將串聯分級變速結構設置於無級變速係統中，以（yǐ）此解決變速範圍較窄的問題。另外，係（xì）統設（shè）計中應在主軸部分進行改造，該部分（fèn）改動中需考慮到（dào）：第一，假若傳統主（zhǔ）軸包含潤滑、正反轉以及變速等功能（néng），可直接將電機（jī）裝設（shè）其中以滿（mǎn）足驅動要求，但需（xū）防止改造後（hòu）因主電機發（fā）生轉速變換或反正而造成係統（tǒng）失靈。第二，假若改造中無需對機（jī）械變速換擋問題進行考慮，可利用速度鏈使主軸箱齒輪組被固定，其目的在於防止有安全事故出現。

（二（èr））車（chē）床進給係統改造設計思路

改造車床進給係統中，主要從縱向、橫向進給係統兩方麵著手。如在縱向（xiàng）係統改造方麵，要求以（yǐ）加工件拖動扭矩、精（jīng）度要求作為依據，完成絲杠的選用，若對（duì）精度要求不高，可將滑動絲杠（gàng）引入其中。在此基礎上還（hái）需做好步進（jìn）電動機選擇工作，如常（cháng）見的永（yǒng）磁感應式步進電動機，對係統綜合性能的提（tí）高可起到明顯的作用。、另外（wài），在縱向進給係統設計中，主（zhǔ）要需考慮（lǜ）到齒輪間隙消除問題，可對螺釘采取人工調整方式，有利於係（xì）統功能的發（fā）揮。除此之外，數控係統設（shè）計中（zhōng）對（duì）脈（mò）衝發（fā）生器、刀架（jià）、電控櫃、箱體以及導（dǎo）軌都需做好改造工作。在所有係統構件改造完成後，還需進行調試，確保無誤後（hòu）才可投入使用[3]。

四、結論

CA6140 普通車床數控化改造是適應現代機械（xiè）工（gōng）業信（xìn）息化技術應用的（de）必然要求。實際（jì）改造中應正確認識傳統車（chē）床應（yīng）用的弊端以及改造的必要（yào）性，在（zài）確定（dìng）改造總體方案的基礎上，對主運動係統、進給係（xì）統以及其他部件進（jìn）行改（gǎi）造，以此達到數控化改造的目標，推動我國機械工（gōng）業的整（zhěng）體發展（zhǎn）。

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