摘要：提高機床的數控化率主要有兩種方式：一是購置新的數控機床，二是對舊有機床進行數控化改造。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求，對保持經濟增長可發揮一定的作用。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；電氣控制
1.C5126數控改造的總體方案
C5126立式車床數控化改造主要包括三個方面：機械傳動結構的改造，電氣驅動系統的改造，數控系統的改造。
機械結構的改造主要包括主軸傳動系統的改造、進給系統的改造以及橫梁機械結構的改造。主軸傳動系統的改造目標是實現無級調速；進給系統的改造主要是通過對立刀架水平和垂直絲杠的驅動系統改造，實現數控車床所必須的X、Z軸的改造。將原車床立刀架的垂直絲杠改造并定義為數控車床的Z軸，立刀架的水平絲杠改造并定義為數控車床的X軸。改造目標要實現與驅動電機的配合，同時考慮機械結構的安裝情況，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制。
電氣系統的改造需要拆除舊機床的電氣控制元件，因為改造后的設備為數控設備，許多電氣控制元件已經無法完成數控系統的控制功能，為了實現對改造后機床的控制必須全部換掉。改造后通過變頻器實現主軸的無級調速控制，并選擇與安裝編碼器等電氣元件，通過合理選擇驅動電機與驅動器控制進給軸的運動。改造后的機床功能圖如圖1.1所示。
圖1.1改造后的機床功能圖
數控裝置發出信號分別控制主軸、X軸、Z軸、橫梁等部件，主軸、X軸與Z軸的位置控制為半閉環控制，通過指令控制，輸出進給信號與方向信號到驅動器，驅動電動機運行，并將檢測到的位置信號反饋到驅動器，由自身部的位置比較模塊完成反饋位置與要求位置比較后，并修正下一周期的旋轉，不需CNC裝置的位置控制模塊進行反饋比較、速度修正。
2.電氣控制部分分析和改造
2.1主軸電氣控制方案選擇
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，結構緊湊，調速控制力度較好，且調速性能穩定，但是成本較高。交流主軸電動機采用變頻調速控制，其特點是調速和起制動性能好，高效率、高功率因數和適用范圍廣泛。另外，采用變頻器調速的最大優點是可以利用機床原有的主軸電機，實現轉速的方便調控，改造成本較低。結合改造設備的情況，完成主軸驅動形式的改造，通過變頻調速實現對主軸轉速的無級調速。
2.2進給軸電氣控制方案選擇
進給伺服機構的控制方式通常有開環控制、全閉環控制與半閉環控制三種方式。開環控制方式沒有反饋系統，此種控制方式的最大特點是控制方便，結構簡單，價格便宜。數控系統發出的位移指令信號流是單向的，不存在穩定性問題，由于機械傳動誤差不經過反饋校正，位移精度一般不高。
全閉環控制方式的反饋采用直線位移檢測元件，但是機床傳動中的摩擦系數、剛性和間隙均為非線性，并且整個機械傳動鏈的響應時間又非常大，這些主要用在高精度的設備。半閉環控制方式把反饋元件直接安裝在伺服電動機或絲杠端部，由于大部分機械傳動環節未包括在系統閉環環路內，因此可獲得較穩定的控制特性。根據本設備的改造要求選擇使用半閉環控制方式，如圖1.1所示。X軸和Z軸的T型絲杠末端安裝編碼器，并安裝驅動器、驅動電機和限位開關，按照電氣安裝和原理圖的設計接好線，并依據實際需求和電氣樣本準確的完成電氣設備的選型。
2.3數控系統的選型
被改造機床的控制功能要求是選擇合適的數控系統首先要考慮的問題。在選用時第一要考慮各項功能是否滿足要求，第二要確保系統工作可靠性。通過性能與價格比，選取物美價廉的數控系統，并要考慮數控系統的售后服務和故障維修等情況。目前國內采用比較多的數控系統有：FANUC數控系統、SIEMENS數控系統、三菱數控系統、華中數控系統等。
3.電氣控制部分的安裝調試
3.1電氣控制部分安裝要點
電氣控制部分的安裝是接線與控制元器件的布置。電氣柜是電氣控制部分的安裝主要部分，它里面涵蓋了幾乎所有的強電與弱電控制。按照線路圖以及電氣柜的設計，尺寸和接線原則把電氣控制原件安裝到位，安裝中要詳細閱讀元器件的說明書，按照安全的操作規范來進行安裝。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并注意線序，以防接錯位置損壞元器件。
3.2安裝調試
電氣控制部分要逐一檢查變頻器連線，驅動器連線，行程開關，交流接觸器，繼電器，熔斷器等元件，按照電氣原理圖完成電氣柜布局和整體接線，安裝好后就是進行動作檢驗。
(1)正面柜內的元件的安裝：先安裝核心部分數控操作面板，并連接電纜，接下來再安裝伺服驅動器以及電機編碼器，隨后安裝塑料殼斷路器、小型斷路器、交流接觸器、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，在接線的過程中在線上標上記號，便于連接其它柜內的接線也便于引出線，在接線的過程中要認真謹慎，避免誤接線引起的元器件損壞。
(2)反面柜內電器元件的安裝：根據變頻器安裝所需的位置，安裝好變頻器。把需要的電纜一端接在變頻器所要使用的端子上，一端引出并做上記號；并進一步安裝隔離變壓器、軸流風扇、制動單元、隔離變壓器、制動電阻，連接好相互之間的連線，把要引出的線做上記號，便于按照線路圖進行安裝。安裝好后要注意所有電氣元器件上的連線是否充分連接，避免有短路和未連接的情況出現，按照功能要求接好線。
(3)面板元件布局的安裝：面板元器件主要是數控裝置的報警以及信號顯示裝置，主要是電流表、電壓表、紅色指示燈、綠色按鈕、急停按鈕、三位旋鈕等顯示與控制按鈕，這部分接線一定要注意線的位置不能接錯，否則會影響信號的判斷。
(4)加裝限位開關，限位開關的位置一定要安裝比較準確，以免出現控制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氣開關或熔斷器，閉合機床總開關，檢查輸入電源電壓相序正確與否。其方法可用相序表或示波器判斷，特別是伺服驅動采用晶閘管控制的電路。如相續不符，一通電就會燒斷熔絲，甚至造成器件損壞。
2)接通強電柜交流電源。
3)接通直流電源。
檢查測量各直流電源是否正常，檢查時需結合當地供電電壓的峰谷值情況，其偏差值是否超出其允許范圍。
結論
本文對普通立車進行了數控化改造，改造后的機床通過圓弧等指令的數控編程可以很方便地加工出普通立式車床無法加工的復雜曲面類零件。
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