摘要：提高（gāo）機床的數控化率主要有兩種方式：一是購置新的數控機床，二是對舊有機（jī）床進行（háng）數控（kòng）化改造（zào）。對這些機床進行數控化改造和更新，可形成上千億的更新市場需（xū）求，對（duì）保持經濟（jì）增長可發揮一定的作用（yòng）。本文對普通立車進行數控化改造，解決了企業先進設備缺乏的難題。
 
      關鍵詞：立式車床；數控改造；電氣控（kòng）製
   
      1.C5126數控改造的總體方案
 
      C5126立式車床數控化（huà）改（gǎi）造主要包括三個方麵：機械傳動結構的改造，電氣驅動係統（tǒng）的改造，數控係統的改造。
 
      機械結構的改造主要包括（kuò）主軸傳動係統的改造、進給係統的改造以及橫（héng）梁機械結構的改造。主軸傳動係統的改造目標（biāo）是實現無級調速；進給係統的改（gǎi）造主要是通過對立刀架水平和垂直絲杠的驅動係統改造，實（shí）現數控車床所必須的（de）X、Z軸的改造。將原車床立（lì）刀架的垂直絲杠（gàng）改造並定義為數控車床的Z軸，立刀架（jià）的水平絲杠改造（zào）並定義為數控車床的X軸。改造目標要實現與驅動電機的配合，同時（shí）考慮機械結構（gòu）的（de）安裝情況，合理利用空間；橫梁機械結構的改造目標是簡化夾緊機構，方便實現上升下降的控製。
 
      電氣係統的改造需（xū）要拆（chāi）除舊機床的電氣控製元件，因為（wéi）改（gǎi）造後的設（shè）備（bèi）為數控（kòng）設（shè）備，許多電氣控（kòng）製（zhì）元件（jiàn）已經無法完成數控係統的控製功能，為了實現對改造後機床的控製必須全部換掉。改造後通過變頻器實現主軸的無級調速控製，並選擇與安裝編碼器等電氣元件，通過（guò）合理選擇驅動電機與驅動器控製進給（gěi）軸的運動。改造後的機床功能圖如圖1.1所示。

                    圖1.1改造後的機床功能圖
   
      數控（kòng）裝（zhuāng）置發出信號分別控（kòng）製主軸、X軸、Z軸、橫梁等部（bù）件，主軸（zhóu）、X軸（zhóu）與Z軸的位置控製為（wéi）半閉環（huán）控製，通過指令（lìng）控製，輸出進給信號與方向信號到驅動器，驅動電動機（jī）運行，並將檢測到的位置信號反（fǎn）饋到驅動器，由自身部的位置比較模塊完成反（fǎn）饋位（wèi）置與要求位置（zhì）比較後，並修正下一周期的旋轉，不需CNC裝置（zhì）的位（wèi）置控製模塊進行反（fǎn）饋比較、速度修正。
 
      2.電氣控製部分分析和改造
 
      2.1主（zhǔ）軸電氣（qì）控製方案選擇
   
      主軸通常有交流與直流兩種調速方式。直流調速一般采用直流主軸電動機配合全數字直流調速裝置實現，這種設計體積小，結構緊（jǐn）湊，調速控製力度較好，且調速性能穩定，但是成（chéng）本較高。交流主軸電動（dòng）機采用變頻調速控製，其特點是調速和起製動性能好，高效率、高功率因數和適用範圍廣泛。另外，采（cǎi）用變頻器調速的最大優點是（shì）可以利用機床原有的（de）主軸電機，實（shí）現轉速的方便調控，改造成本較低。結合改（gǎi）造設備的情況，完成主軸驅動（dòng）形式的改造，通過變頻調速實現對主軸轉速的無級調速。
 
     2.2進給軸電氣控製方案選擇
 
     進（jìn）給伺服機構的控製方式通常有開環控製、全閉環控製與半閉環控（kòng）製三種方式。開環控製（zhì）方式沒有反饋係統，此種控製方式的最大特點是控製方便，結構簡單，價格便宜。數控係統發（fā）出的位移指令信號流是單向的，不存在穩定性問題，由於機械傳動誤差不經過反饋校正，位移精度一般不高。
 
     全閉環控製方式的反饋采用直線位移檢測元件，但是機床傳動（dòng）中的摩擦係數、剛性和間隙均為非線（xiàn）性，並且整個機械（xiè）傳動鏈的響應時間又非常大，這些（xiē）主要用在高精度的設備。半閉環（huán）控製方式把反饋元件直接安裝在伺服電動機或絲（sī）杠端部，由於（yú）大部分機械（xiè）傳動環節未包括在係統閉環環路內，因此可獲得較穩定的控製特性。根據本設備的改（gǎi）造要（yào）求選擇使用半閉環控製（zhì）方式，如圖1.1所示。X軸和Z軸的T型絲杠末端安裝編碼器，並安（ān）裝驅動（dòng）器、驅動電機和限位開關，按照電氣安裝（zhuāng）和（hé）原理圖的設計接好線，並依據實際需求和電氣樣本準確的完（wán）成電氣設備的（de）選型。
 
     2.3數（shù）控係統的選型
   
     被改造機床的控（kòng）製功能要求是選（xuǎn）擇合適的數控係統首先要（yào）考慮（lǜ）的問題。在選用時第一要考慮各項功能是否滿足要求，第二要確保係統（tǒng）工作可靠性。通過性能與價格比，選取物美（měi）價廉的數控係統，並要考慮數控係統的售（shòu）後（hòu）服務和故障維修等（děng）情況。目前國內采用（yòng）比較多的數控係統有：FANUC數控係統、SIEMENS數控係（xì）統、三（sān）菱（líng）數控係統、華中數控係統等（děng）。
 
      3.電氣（qì）控製部分的安裝調試
 
      3.1電氣（qì）控製部分安裝要點
 
      電氣控製（zhì）部分的安裝是接線與控製元器件的布置（zhì）。電氣櫃是電氣控製部分的安裝主要（yào）部分（fèn），它裏麵涵蓋了幾（jǐ）乎所有的強（qiáng）電與弱電控製。按照線路圖以（yǐ）及電氣櫃的設計，尺寸和接（jiē）線原則把電氣控製原件安（ān）裝到（dào）位，安裝中要詳（xiáng）細閱（yuè）讀元（yuán）器件的說明書，按照安全的操作規範（fàn）來（lái）進（jìn）行安裝。安裝中認真仔細，特別注意變頻器、驅動器等主要元器件的安裝，選擇正確的接線端子來安裝並注意線序，以防接錯位置損（sǔn）壞（huài）元器件。
 
      3.2安裝調試
 
      電氣控製部分要逐一檢查（chá）變頻器連（lián）線，驅動器連線，行程開關，交流接觸器，繼電器，熔斷（duàn）器等元件，按照電氣原理圖完成電氣櫃布局和整（zhěng）體接（jiē）線，安裝好後就是進行（háng）動作檢驗。
 
      (1)正麵櫃內的元件（jiàn）的安裝：先安裝核（hé）心部分數控操作麵板，並連（lián）接電纜，接下來再安裝伺服驅動器以及電機編碼器，隨後安裝（zhuāng）塑料殼斷路器（qì）、小型斷路器、交（jiāo）流接觸器、電機編碼器、互感器、開關電源、中間繼電器、熔斷器、端子排等其它相關的電氣元件（jiàn），在接線的過程中在線上標上記號，便於連（lián）接其它櫃內的接線也便於引出線，在接線的過程（chéng）中要認真謹慎，避免誤接線引起的元器件損壞。
   
      (2)反（fǎn）麵櫃內電器（qì）元（yuán）件的安（ān）裝：根據（jù）變頻器安裝所需的位置，安裝好變頻器。把需要的電（diàn）纜一（yī）端接在變頻器所要使用的端子上，一端（duān）引出並做上記號；並進一步安裝隔離變壓器、軸流風扇（shàn）、製動單元、隔（gé）離（lí）變壓器（qì）、製（zhì）動電阻，連接好相互之間的（de）連線（xiàn），把要引出的線做上記號，便於（yú）按（àn）照線（xiàn）路（lù）圖進行安裝。安裝好後要注意所有電氣元器件上的連線是（shì）否充分連接，避免有短路和未連接的情況出現，按照功能要（yào）求接好線。
 
      (3)麵板元件布局的安裝：麵板元器（qì）件主要是數控裝置的報警以及信號顯示裝置，主要（yào）是電流表、電壓表、紅色指示燈、綠色按鈕、急停按鈕、三位旋鈕等顯（xiǎn）示與（yǔ）控製按鈕，這（zhè）部（bù）分接線一定要注意線的位置（zhì）不能接錯，否則會影響信（xìn）號的判斷。
 
      (4)加裝限位開關，限位開關的（de）位置一定要安裝比較準確，以（yǐ）免（miǎn）出現（xiàn）控製與實際運行距離的差別。
 
      接下來進行送電檢測：
    
      1)確認電源電壓相序切斷各分路空（kōng）氣開關或熔斷器，閉合（hé）機床（chuáng）總開關，檢查輸入電源電（diàn）壓相序正確與否。其方（fāng）法可用相序表或示波器判斷，特別是伺服（fú）驅動采用晶閘管控製的電（diàn）路。如（rú）相續不符，一通電（diàn）就會燒斷熔絲，甚至造成器件損壞。
      2)接通（tōng）強電櫃交流電源。
      3)接通直流電源。
   
      檢查測量（liàng）各直（zhí）流電源是否正常，檢（jiǎn）查時需結合（hé）當地供電電壓的峰穀值情況，其（qí）偏差值是否超出其允許範（fàn）圍。
 
      結論
 
      本文對普通立車進行了數控化改造，改造後的機床通過圓弧等指（zhǐ）令的數控（kòng）編程可以很方便地加（jiā）工出普通立（lì）式車（chē）床無法（fǎ）加工的複雜曲麵類零件。