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CA6140普通車床的數控係（xì）統（tǒng）設計與研究

2016-10-17 來源：湖北省丹江口（kǒu）市漢江集團（tuán）電廠作者：肖秋雯

摘　要　作為現行（háng）較為常見的（de）機床，普通車床在優勢上主要表現為加工範圍、技術參數範圍等方麵較廣，成為現代機械加工行業中青睞（lài）的重（chóng）要內容之一（yī）。然而實際應用（yòng）中，CA6140 普通車床本身（shēn）不具備（bèi）較高的生產（chǎn）效率（lǜ）與自動化程度，對複雜零件（jiàn）、精密零件的加工很難適用。在（zài）此背景下，便要（yào）求做好數控化加工工作，確（què）保車床投入使用後能夠獲取更多的經濟效（xiào）益。本文主要（yào）對CA6140 普通車床數控化（huà）改造的必（bì）要性、車床改造的總體方案以（yǐ）及車床數控（kòng）係統設計的具體思路進行探析。

關鍵詞（cí）:CA6140普通車床；數（shù）控改造；係統設計

前言

數控機床的（de）應用為大多機械加（jiā）工企業帶來極多的經濟效益。但（dàn）企業在數控機床使用引入過程中仍需考慮到機床價格問題，甚至部分企業難（nán）以承擔起機床的購置費用以及後期（qī）的維護與保養費（fèi）用。這就要求結合現行普（pǔ）通機床應用現狀，采取相應的數控（kòng）化（huà）改造措施，既有（yǒu）利於產品加工質（zhì）量的保（bǎo）障，也可使生產（chǎn）效率得到提（tí）高（gāo）。因此，本文對CA6410 車床數控係統設計（jì）研究，具有（yǒu）十分重要的意義。

一、車床數控係（xì）統改造的必要性

車床數（shù）控係統（tǒng）改造的必（bì）要性主要可從微觀與宏觀兩個角度研究。從微（wēi）觀角度看，相比傳統機（jī）床，數控機床在應（yīng）用過程中可使曲麵較為複雜（zá）、曲線形（xíng）式的零件被加工出來，且由於係統運行中可利用計算機運算技術（shù），這樣曲麵或曲線的設定都極為準確。同時，車床數控係統改造中（zhōng），加工零件（jiàn）精度可得以保障，整個加工工序比較（jiào）集中，且融（róng）入一定的自動補償、自動監控以及預警功能，解決傳統人工勞動（dòng）強度過高以及生產周期過長等問（wèn）題。而從宏觀（guān）角度看，國外在機械工業領域中，對（duì）信息技術的應用起步較早（zǎo），這樣所加工的產品在（zài）國際市場中也占有極大的競爭優勢，相比之下，我國在機械工業領域（yù）改造方麵起步較晚，整體數控化率極低，很大程度需依托於進口機電產品，由此可見，機床數控化改造工作的開展極為必要[1]。

二、CA6140普通車床數控改造的方案

數控機床係統改造中，本（běn）文（wén）主要（yào）選取CA6140 作為主要類型，其所加工的零件主要（yào）以（yǐ）螺紋零件、盤類零件以及（jí）中小型軸類零件為主。機床在實際操作中需保（bǎo）證對主軸正反（fǎn）轉進行有效（xiào）控製，確保主（zhǔ）軸變速（sù）能夠滿足不同切削速度要求，同時，應保證刀架在進（jìn）給運動方麵可做到橫（héng）向、縱向運動。通過車床改造後（hòu），可（kě）使所（suǒ）有機械加工任務順利完成，且車床在生（shēng）產效率、加工精度等方麵都可得到保障。從現行大多CA6140 車床使用現狀（zhuàng）看，在實際改造（zào）中要求通（tōng）過數控係統使其加工順序保持合（hé）理（lǐ），整個係統能夠通過I/O 向Z 軸、X 軸步進電機進行指令的傳輸，這樣在刀架運（yùn）動合（hé）理的情況下，橫向進給運動、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（zhǐ）令，其主要指對三相電動機利用刀架控製器進行控製，使刀架轉（zhuǎn）位功能得以實現（xiàn），配合相應的脈衝編碼器，整個加（jiā）工（gōng）工序將更為合理。

在方案確定中，首先考（kǎo）慮做好主要配置選擇工作。本文在研究中將CSK980T 係統引入（rù）其中，其在特點上主要表現為：①步進電機選擇上主要以混合式為主，其可在滾珠螺母絲杠傳（chuán）動作用下使橫（héng）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，使換刀控製滿足自動化要求；③引用半防護設計方式，使整機更便於操作並保證美（měi）觀性；④加工（gōng）方式選取（qǔ）帶螺紋形式（shì）。其次，在改造要點方（fāng）麵，要求從主傳動係統、進給（gěi）傳動係統兩方麵著手。前（qián）者要求將傳統車床中的刀架、溜板箱以及進給箱去（qù）除，而其他（tā）導軌、溜板以及主軸箱應進行保留。後者（zhě）在改造中，要（yào）求利用縱向（xiàng）步進電機取代（dài）傳統進給箱，並使其連接件、支撐件以及溜（liū）板連接（jiē）件等按（àn）照相關要（yào）求進行設計[2]。

三、車床數控係統設計的具體思路

（一）車床主運動係統設計（jì）思路

在數控係（xì）統（tǒng）設計中（zhōng），因變速（sù）傳（chuán）動係統在類型上（shàng）不同，所以主傳動係統在（zài）設計中需充分考慮（lǜ）這些內容。從變速係（xì）統的類型看，主要體現在無級（jí）變速、有級變（biàn）速兩方麵，其中無級變速係統中（zhōng），可根據車床應用需求，選擇機械無級變速、液壓無級變速以及電器無級（jí）變速等裝置。而在有級變速係統方麵，其對於（yú）中（zhōng）小型機床（chuáng）較為適用，但由於其存在無法滿（mǎn）足自動變速要（yào）求（qiú）問題，所以在設計中應以無級（jí）變速器為主。事實上，無（wú）級變速器在應用中對於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，以此解決變速範圍較窄的（de）問題。另外，係統設計中應（yīng）在（zài）主軸（zhóu）部分進行改造，該部分改（gǎi）動中需考慮到（dào）：第一，假若傳統主軸（zhóu）包含潤滑（huá）、正反轉以及變速等功能，可直接將電機裝（zhuāng）設其中以滿足驅動要求，但需防止改造後因主電機（jī）發生轉（zhuǎn）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械變速換擋問題（tí）進行考（kǎo）慮，可利用速度鏈使主軸箱齒輪組被固定，其目（mù）的在於防止有安（ān）全事故出現。

（二）車床進給係統改造設（shè）計思路

改（gǎi）造車床進給係統中，主要從縱向、橫向進給係統兩方麵著手。如在縱向係統改造方麵，要求以加工件拖動扭矩、精度要求作為依據（jù），完成絲杠的選（xuǎn）用，若對精度要求不（bú）高，可（kě）將滑動（dòng）絲杠引入其中。在（zài）此基礎（chǔ）上還需做好步進電（diàn）動機選擇工作，如（rú）常見的永磁感應式步進電動（dòng）機，對係統綜合性能的提高可起到明顯的作用（yòng）。、另外，在（zài）縱向進給係統設計（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整方式，有利於係統功能的發揮。除此之外，數控係統設（shè）計中對脈衝（chōng）發生器、刀架、電控櫃、箱體以及導軌都需做好（hǎo）改造工作（zuò）。在所有（yǒu）係統構件改造完成後（hòu），還需進行調試（shì），確保無誤後才（cái）可投入使用（yòng）[3]。

四、結論

CA6140 普通車床數控化改（gǎi）造是適應現代（dài）機械工業信息化技（jì）術應用（yòng）的必然要求。實（shí）際改造中應正確認識傳統車床應用的弊端以及改造的必要性，在確（què）定改造總體方案的基礎上，對主（zhǔ）運動係統、進給係統以及其他部件進行改造，以此達到數控化改（gǎi）造的目標，推動我國機（jī）械工業（yè）的整體發展。

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