臥式 CY6140 普通車（chē）床智能化改造設計方案-螺（luó）紋（wén）加工機床網-數控機床（chuáng）市（shì）場網（wǎng）

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臥式 CY6140 普通車床智能化改造設計（jì）方案

2022-3-21 來源：中山火炬開發區理工學校深圳職（zhí）業技術學院作者：吳德梁景明陳（chén）平改

摘（zhāi）要：通過對 CY6140 臥式普通（tōng）車床進行智能化改造，把我校的一批老式車床改造成（chéng）智能化車床（chuáng）以供日常教學使用，節約教學成本和教學設備的升（shēng）級改造（zào）。對（duì）臥式 CY6140 普通車床（chuáng）進行了改造，讓手動操作的進給加（jiā）工可以變成半主動或自動的加工進給，改造的內（nèi）容分為兩個部分。一部分是機床（chuáng）原來的進行係統（tǒng）由絲杆螺（luó）母副改造成（chéng）伺服電機控製滾珠絲（sī）杆螺（luó）母副，可以提高改造後機床的傳到精度和加工效率；另一部分是以單片機作為控製器對上述係統加以控製，實現智能化（huà）改造。

關鍵詞：臥式 CY6140 普通車床；智能化改造；單片機；步進電機（jī）

1、引言

“車工技能訓練”和“數控車床編程與操作”是中（zhōng）職機械專業的核心課程，車床設備更新與維修維護耗資巨大，設備（bèi）數（shù）量不足，生均設備資產不高，企業淘汰的大（dà）批普通車床經過智能數控化改造能在一定程度上滿足學校的（de）教學需求，使得資源得到合理的利用，以較低的成（chéng）本完成設備技改升級。教學設備技改不僅能夠（gòu）提高設備的利用率，還能夠提高教師的（de）專業技（jì）術水平。

2、設計要求

總體方（fāng）案設計應考慮現有設備機床的使用情（qíng）況以及改造的經費要求，同時兼顧機床加工精度、數控係統的選（xuǎn）擇、傳動方式以及執行機構的（de）選擇等。

CY6140 普通機床如圖 1 所示。CY6140 普（pǔ）通（tōng）車床總體改造方案如圖 2 所示。CY6140 車床設計要求：①具備普通數控車床的基（jī）本功能，如直線插補、圓弧的加（jiā）工和（hé）自動加工等功能；②選擇（zé）的數控係統（tǒng）要簡單，學生上（shàng）手容易，且保證一定加工（gōng）精度的前提下應（yīng）簡化結構、降低成本（běn）；③設定最高轉速和加工切削產生的最大力矩，選擇合適的伺服電機及其控製電路；④設計（jì）自動回轉刀架及其控製電路；⑤進給係統絲杠（gàng）螺母（mǔ）副組成改造成滾珠絲杆，傳到精度高且定位準確；⑥CY6140 普通車床的基本機構不變，為了減少工作量，同時需要考慮其智能化（huà）。

圖 1 CY6140 普通機（jī）床

圖 2 CY6140 普通車床總體改造方（fāng）案

3、CY6140 普通車床機械設計方案（àn）

3.1 進給係（xì）統機械結構改（gǎi）造設計

本次的 CY6140 車床改造的主（zhǔ）要部分是機床的溜板（bǎn）箱、車床的刀（dāo）架以及進給係統的部分零件等。CY6140 車床的掛輪架部分（fèn）全部要進行更換（huàn），要想實（shí）現智能化，需在（zài）主軸處安裝光電脈衝發生器，輸出脈衝（chōng）信號。

CY6140 車床的進給箱部分也要全部拆掉，重新（xīn）換上新零件，如（rú）絲杠、光杠和操縱杆拆去（qù），換上滾珠絲杆，一端（duān）安裝伺服（fú）電機（jī），另一端連接床身尾座部分，並（bìng）安裝軸承座。

CY6140 車床進給係統機械結構的改造方法：①拆除原來的絲杆螺母傳動件，換（huàn）上（shàng）滾珠絲杆，根據計算數據的結果，選擇選取滾珠（zhū）絲（sī）杠直（zhí）徑為 40 mm，型號為 CD40x6-3.5-E2，其額（é）定（dìng）動（dòng）載荷是 19kN，強度足夠；②為了保證滾（gǔn）珠絲杆的回轉精度，在它的兩端各安裝一個支（zhī）撐座（zuò）；③由於（yú）支撐座要根據機床的床身位置而設計的，不能選用標（biāo）準件，因此（cǐ）需要加工出來，我們采用（yòng）數控銑削的方（fāng）式，保證其尺寸和形位公差；④完成進給機構的裝配後，主要檢測（cè）滾珠絲杠與（yǔ）導軌的平行度，使（shǐ）用百分表和水平儀（yí）進行測（cè）量，確保絲杠傳動平穩。

CY6140 機床的 Z 向進（jìn）給係統的改造同上述的一樣，把原來的零件拆卸後，更換成伺服（fú）電（diàn）機與滾珠絲杆機構，為了保證同軸度和傳動精度，改造完（wán）成後，重（chóng）點檢測（cè）其回轉精度和同軸度。

3.2 車床具體改造方法

車床具體改（gǎi）造方法如下：①把車床溜板箱固（gù）定不動，先（xiān）把進給部分的大拖（tuō）板及相應的配件（jiàn）拆下來，留著小拖板，後麵加裝伺服電機（jī）進行控製（zhì）；②為了讓伺服電機和機床原來的拖板進行連接，選用法蘭盤來進行固定與連接，法蘭（lán）盤在加工製作時，要（yào）兼顧其形位（wèi）公差；③伺服（fú）電（diàn）機和滾（gǔn）珠絲（sī）杆的連接，我們采用聯（lián）軸器和電機固定座；④安裝完成後，使用使百分（fèn）表進行調試（shì），使絲杠的旋轉精度控製在 0.02 mm 之內。絲杆電機連接結構如圖 3 所示（shì）。

圖 3 絲杆電機連接結構圖

刀（dāo）架：拆除原刀架，改裝（zhuāng）自動回（huí）轉四方（fāng）刀架。改造（zào）步驟：①使用扳手和其他工具（jù）將原來（lái）車床的刀架拆除；②在拆下（xià）來的小拖板上鑽四個螺紋孔，使用螺栓（shuān）將電動刀（dāo）架與（yǔ）小拖板固定下（xià）來，並進行調試（shì）熱繼電器和中間繼電器。刀架改造如圖 4 所示。

圖（tú） 4 刀架改造

改造後的 CY6140 車床要具備（bèi）回零的功能，因此車床需要在 X、Z 兩個正方向（xiàng）上加（jiā）裝（zhuāng）一個限位開關，來保證工作台回零時在安全的位置。

改造方法：①在 X、Y 的（de）各自正（zhèng）方向上，使用螺釘將行程開關和擋（dǎng）塊固定在床身上；②為了使車床也具（jù）備（bèi）數控車床的減速（sù）信號和回零信號，安（ān）裝的時候調整擋塊的位置，將它們錯開（kāi）一段距離，保證信號的正常。

4、單片機（jī）係統硬件設計

4.1 係統的（de）功能要求（qiú）

係統的功能要求包括 Z 軸和 X 軸方向的伺服功能、刀架自動回轉控製功能、螺紋加工係統控製、係統行程功能、輸入輸出（chū）人機控製功能、輸出界（jiè）麵功能管理、其他功能。其他功能包括光電信號隔離（lí）、信號功率增大、異常情況報警係統（tǒng）、設備急停、設備複位。

4.2 電路的（de）係統結構

電路係統結構如圖5所示。電路的係統結構如下（xià）：①CPU采用 BF7612BM28SOP ； ② 擴展程序存儲器采用芯片AT24C02，內部含有 256 個 8 位字節，有一個 16 字節頁寫緩衝器，擴展（zhǎn）數據存儲器選用 62128；③擴展可編程接口電路；④地址鎖存器 74LS373、譯碼器各一個；⑤鍵盤接口電路，顯示接口電路；⑥光電隔離與放大電路；⑦啟動、急停、報警等電路；⑧觸控（kòng）設置電路。