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普通车床改造为数控车床,Lathe
关键字：车床，数控
作者：柳成诗
数控机床主要由传统的数控系统，加上伺服、位置反馈系统组成，普通机床改造的目的是利用数控系统控制机床自动完成机械加工任务，提高机床的生产效率和加工精度。在改造中需要解决的问题是把机床的手动进给和机床的换刀，改造成由伺服驱动控制的进给和数控系统PLC控制的刀架自动换位。本文以CA6140型普通机床为例，介绍普通机床的数控化改造步骤和方法。
改造的总体思路为通过数控系统对输入的零件加工程序进行运算处理，然后通过输入／输出接口控制步进驱动模块，由驱动模块发出步进脉冲驱动步进电机，经同步齿形传动带（简称同步带）使滚珠丝杠转动，从而带动刀架实现纵向和横向的进给。螺纹的车削由编码器控制，电动刀架的换刀由数控系统内部的PLC控制。改造步骤如下：
1.选择数控系统由于伺服电机驱动器及电机的价格比较高，故选用“广数”的DY3三相混合式步进电机驱动器及步进电机。并且该系统的编程格式与FANUC系统很接近，GSK980TA系统还可以控制步进电机，所以是最合适的。
2.Z向进给系统（纵向进给）纵向进给由Z向进给电机经同步传动带使滚珠丝杠转动，然后通过丝杠螺母带动大拖板左右运动，步进电机通常安装在纵向丝杠的右端。Z向步进电机的型号为1106GB350B，参数：电流2.8A。步距角0.03°／0.75°，转矩12N／m。
改造方法：
（1）拆下普通丝杠、光杠与溜板箱，把溜板箱内的齿板、传动轴拆除，加工一个螺母固定套，安装在溜板箱内，改由步进电机驱动滚珠丝杠，根据CA6140车床的最大负荷，选取滚珠丝杠直径为40mm，型号为CD40x6-3.5-E2，其额定动载荷是19kN，强度足够。
（2）加工右端的支撑座和两个支撑孔，孔的位置精度要求很高，使其分别与电机的支撑轴和支撑丝杠的轴承同轴配合。
（3）加工左端的支撑座，用于固定丝杠的左端，保证支撑座底面的平面度。
（4）对安装螺母的支撑座进行铣、磨、钻、攻丝等加工，保证其形位公差。
（5）装配后，对滚珠丝杠与导轨的平行度进行调整，确保丝杠传动平稳，受力均匀。
3.X向进给系统（横向进给）横向进给由X步进电机直接驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动。
步进电机安装在大拖板后，为了保证同轴度和传动精度，用法兰盘将步进电机与溜板箱固定在一起。X向步进电机的型号为110BYG350A，参数：电流2.4A，步距角0.03°／0.8°，转矩8N／m。
改造方法：
（1）拆下小拖板、刀架及丝杠、手轮，留下小拖板，其余的不用。
（2）加工法兰盘，保证法兰盘孔与大拖板后孔的同轴度，最后配钻四个螺纹孔，并攻螺纹。
（3）加工一个连接套用于连接丝杠与电机主轴。
（4）铣去大拖板上与螺母发生干涉的部位，将螺母安装在大拖板上。
（5）安装完成后，用垫片调整螺母上下位置，使丝杠运行平稳，受力均匀。
4.刀架为了提高生产效率、缩短辅助加工时间，刀架要求有自动换刀功能。经济型数控机床一般都选用宏达四方电动刀架，这种刀架简单、经济实用。刀架的转动由三相电机驱动，到位信号由霍尔元件来检测。
改造方法：
（1）拆除原手动刀架。
（2）在小拖板上钻四个安装孔，并攻丝，安装好电动刀架。安装好中间继电器、正反转接触器和热继电器，然后调试刀架，电源相序接反的话，任换两相即可。
5.编码器车螺纹时，主轴转一圈，刀具移动一个螺距。为了保证不乱扣，主轴与丝杠应保持同步动作。主轴与丝杠的同步动作由编码器来保证（可见编码器的重要性）。为了保证同步动作，编码器与主轴的传动比应为1：1，可以用尼龙板制作两个齿数相同的齿轮。然后制作一个可调支架，以保证两个齿轮能正确地啮合。
改造方法：
（1）拆下原有齿轮，装上塑料齿轮，调整支架位置，保证正确啮合。
（2）试切螺纹，看连接是否有误。
6.行程开关行程开关用来保证工作台运行在安全的位置，和作为机械回零的检测信号。
改造方法：
（1）配钻螺纹孔，并攻螺纹，安装行程开关和挡块。 （2）调整挡块的位置，使减速信号和回零信号分开。
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