CA6140普通车床的数控系统设计与研究
2016-10-17 来源：湖北省丹江口市汉江集团电厂 作者：肖秋雯
摘 要 作为现行较为常见的机床，普通车床在优势上主要表现为加工范围、技术参数范围等方面较广，成为现代机械加工行业中青睐的重要内容之一。然而实际应用中，CA6140 普通车床本身不具备较高的生产效率与自动化程度，对复杂零件、精密零件的加工很难适用。在此背景下，便要求做好数控化加工工作，确保车床投入使用后能够获取更多的经济效益。本文主要对CA6140 普通车床数控化改造的必要性、车床改造的总体方案以及车床数控系统设计的具体思路进行探析。
关键词:CA6140普通车床；数控改造；系统设计
前言
数控机床的应用为大多机械加工企业带来极多的经济效益。但企业在数控机床使用引入过程中仍需考虑到机床价格问题，甚至部分企业难以承担起机床的购置费用以及后期的维护与保养费用。这就要求结合现行普通机床应用现状，采取相应的数控化改造措施，既有利于产品加工质量的保障，也可使生产效率得到提高。因此，本文对CA6410 车床数控系统设计研究，具有十分重要的意义。
一、车床数控系统改造的必要性
车床数控系统改造的必要性主要可从微观与宏观两个角度研究。从微观角度看，相比传统机床，数控机床在应用过程中可使曲面较为复杂、曲线形式的零件被加工出来，且由于系统运行中可利用计算机运算技术，这样曲面或曲线的设定都极为准确。同时，车床数控系统改造中，加工零件精度可得以保障，整个加工工序比较集中，且融入一定的自动补偿、自动监控以及预警功能，解决传统人工劳动强度过高以及生产周期过长等问题。而从宏观角度看，国外在机械工业领域中，对信息技术的应用起步较早，这样所加工的产品在国际市场中也占有极大的竞争优势，相比之下，我国在机械工业领域改造方面起步较晚，整体数控化率极低，很大程度需依托于进口机电产品，由此可见，机床数控化改造工作的开展极为必要[1]。
二、CA6140普通车床数控改造的方案
数控机床系统改造中，本文主要选取CA6140 作为主要类型，其所加工的零件主要以螺纹零件、盘类零件以及中小型轴类零件为主。机床在实际操作中需保证对主轴正反转进行有效控制，确保主轴变速能够满足不同切削速度要求，同时，应保证刀架在进给运动方面可做到横向、纵向运动。通过车床改造后，可使所有机械加工任务顺利完成，且车床在生产效率、加工精度等方面都可得到保障。从现行大多CA6140 车床使用现状看，在实际改造中要求通过数控系统使其加工顺序保持合理，整个系统能够通过I/O 向Z 轴、X 轴步进电机进行指令的传输，这样在刀架运动合理的情况下，横向进给运动、纵向进给运动便能顺利完成。而在指令发出中，应包括换刀指令，其主要指对三相电动机利用刀架控制器进行控制，使刀架转位功能得以实现，配合相应的脉冲编码器，整个加工工序将更为合理。
在方案确定中，首先考虑做好主要配置选择工作。本文在研究中将CSK980T 系统引入其中，其在特点上主要表现为：①步进电机选择上主要以混合式为主，其可在滚珠螺母丝杠传动作用下使横向、纵向自动进给目标得以实现；②将四个工位电动刀架设置其中，使换刀控制满足自动化要求；③引用半防护设计方式，使整机更便于操作并保证美观性；④加工方式选取带螺纹形式。其次，在改造要点方面，要求从主传动系统、进给传动系统两方面着手。前者要求将传统车床中的刀架、溜板箱以及进给箱去除，而其他导轨、溜板以及主轴箱应进行保留。后者在改造中，要求利用纵向步进电机取代传统进给箱，并使其连接件、支撑件以及溜板连接件等按照相关要求进行设计[2]。
三、车床数控系统设计的具体思路
（一）车床主运动系统设计思路
在数控系统设计中，因变速传动系统在类型上不同，所以主传动系统在设计中需充分考虑这些内容。从变速系统的类型看，主要体现在无级变速、有级变速两方面，其中无级变速系统中，可根据车床应用需求，选择机械无级变速、液压无级变速以及电器无级变速等装置。而在有级变速系统方面，其对于中小型机床较为适用，但由于其存在无法满足自动变速要求问题，所以在设计中应以无级变速器为主。事实上，无级变速器在应用中对于100-4000r/min 的变速范围很难满足，所以需注意将串联分级变速结构设置于无级变速系统中，以此解决变速范围较窄的问题。另外，系统设计中应在主轴部分进行改造，该部分改动中需考虑到：第一，假若传统主轴包含润滑、正反转以及变速等功能，可直接将电机装设其中以满足驱动要求，但需防止改造后因主电机发生转速变换或反正而造成系统失灵。第二，假若改造中无需对机械变速换挡问题进行考虑，可利用速度链使主轴箱齿轮组被固定，其目的在于防止有安全事故出现。
（二）车床进给系统改造设计思路
改造车床进给系统中，主要从纵向、横向进给系统两方面着手。如在纵向系统改造方面，要求以加工件拖动扭矩、精度要求作为依据，完成丝杠的选用，若对精度要求不高，可将滑动丝杠引入其中。在此基础上还需做好步进电动机选择工作，如常见的永磁感应式步进电动机，对系统综合性能的提高可起到明显的作用。、另外，在纵向进给系统设计中，主要需考虑到齿轮间隙消除问题，可对螺钉采取人工调整方式，有利于系统功能的发挥。除此之外，数控系统设计中对脉冲发生器、刀架、电控柜、箱体以及导轨都需做好改造工作。在所有系统构件改造完成后，还需进行调试，确保无误后才可投入使用[3]。
四、结论
CA6140 普通车床数控化改造是适应现代机械工业信息化技术应用的必然要求。实际改造中应正确认识传统车床应用的弊端以及改造的必要性，在确定改造总体方案的基础上，对主运动系统、进给系统以及其他部件进行改造，以此达到数控化改造的目标，推动我国机械工业的整体发展。
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