CA6140普通車床的數控系統設計與研究
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 作為現行較為常見的機床，普通車床在優勢上主要表現為加工范圍、技術參數范圍等方面較廣，成為現代機械加工行業中青睞的重要內容之一。然而實際應用中，CA6140 普通車床本身不具備較高的生產效率與自動化程度，對復雜零件、精密零件的加工很難適用。在此背景下，便要求做好數控化加工工作，確保車床投入使用后能夠獲取更多的經濟效益。本文主要對CA6140 普通車床數控化改造的必要性、車床改造的總體方案以及車床數控系統設計的具體思路進行探析。
關鍵詞:CA6140普通車床；數控改造；系統設計
前言
數控機床的應用為大多機械加工企業帶來極多的經濟效益。但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，甚至部分企業難以承擔起機床的購置費用以及后期的維護與保養費用。這就要求結合現行普通機床應用現狀，采取相應的數控化改造措施，既有利于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 車床數控系統設計研究，具有十分重要的意義。
一、車床數控系統改造的必要性
車床數控系統改造的必要性主要可從微觀與宏觀兩個角度研究。從微觀角度看，相比傳統機床，數控機床在應用過程中可使曲面較為復雜、曲線形式的零件被加工出來，且由于系統運行中可利用計算機運算技術，這樣曲面或曲線的設定都極為準確。同時，車床數控系統改造中，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、自動監控以及預警功能，解決傳統人工勞動強度過高以及生產周期過長等問題。而從宏觀角度看，國外在機械工業領域中，對信息技術的應用起步較早，這樣所加工的產品在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改造方面起步較晚，整體數控化率極低，很大程度需依托于進口機電產品，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
數控機床系統改造中，本文主要選取CA6140 作為主要類型，其所加工的零件主要以螺紋零件、盤類零件以及中小型軸類零件為主。機床在實際操作中需保證對主軸正反轉進行有效控制，確保主軸變速能夠滿足不同切削速度要求，同時，應保證刀架在進給運動方面可做到橫向、縱向運動。通過車床改造后，可使所有機械加工任務順利完成，且車床在生產效率、加工精度等方面都可得到保障。從現行大多CA6140 車床使用現狀看，在實際改造中要求通過數控系統使其加工順序保持合理，整個系統能夠通過I/O 向Z 軸、X 軸步進電機進行指令的傳輸，這樣在刀架運動合理的情況下，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，應包括換刀指令，其主要指對三相電動機利用刀架控制器進行控制，使刀架轉位功能得以實現，配合相應的脈沖編碼器，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。本文在研究中將CSK980T 系統引入其中，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動作用下使橫向、縱向自動進給目標得以實現；②將四個工位電動刀架設置其中，使換刀控制滿足自動化要求；③引用半防護設計方式，使整機更便于操作并保證美觀性；④加工方式選取帶螺紋形式。其次，在改造要點方面，要求從主傳動系統、進給傳動系統兩方面著手。前者要求將傳統車床中的刀架、溜板箱以及進給箱去除，而其他導軌、溜板以及主軸箱應進行保留。后者在改造中，要求利用縱向步進電機取代傳統進給箱，并使其連接件、支撐件以及溜板連接件等按照相關要求進行設計[2]。
三、車床數控系統設計的具體思路
（一）車床主運動系統設計思路
在數控系統設計中，因變速傳動系統在類型上不同，所以主傳動系統在設計中需充分考慮這些內容。從變速系統的類型看，主要體現在無級變速、有級變速兩方面，其中無級變速系統中，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變速等裝置。而在有級變速系統方面，其對于中小型機床較為適用，但由于其存在無法滿足自動變速要求問題，所以在設計中應以無級變速器為主。事實上，無級變速器在應用中對于100-4000r/min 的變速范圍很難滿足，所以需注意將串聯分級變速結構設置于無級變速系統中，以此解決變速范圍較窄的問題。另外，系統設計中應在主軸部分進行改造，該部分改動中需考慮到：第一，假若傳統主軸包含潤滑、正反轉以及變速等功能，可直接將電機裝設其中以滿足驅動要求，但需防止改造后因主電機發生轉速變換或反正而造成系統失靈。第二，假若改造中無需對機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，其目的在于防止有安全事故出現。
（二）車床進給系統改造設計思路
改造車床進給系統中，主要從縱向、橫向進給系統兩方面著手。如在縱向系統改造方面，要求以加工件拖動扭矩、精度要求作為依據，完成絲杠的選用，若對精度要求不高，可將滑動絲杠引入其中。在此基礎上還需做好步進電動機選擇工作，如常見的永磁感應式步進電動機，對系統綜合性能的提高可起到明顯的作用。、另外，在縱向進給系統設計中，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，有利于系統功能的發揮。除此之外，數控系統設計中對脈沖發生器、刀架、電控柜、箱體以及導軌都需做好改造工作。在所有系統構件改造完成后，還需進行調試，確保無誤后才可投入使用[3]。
四、結論
CA6140 普通車床數控化改造是適應現代機械工業信息化技術應用的必然要求。實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，在確定改造總體方案的基礎上，對主運動系統、進給系統以及其他部件進行改造，以此達到數控化改造的目標，推動我國機械工業的整體發展。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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