CA6140普通車床硬件部分?jǐn)?shù)控化改造

魏東坡　趙宏霞

摘要：隨著我國工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用已成為必然趨勢。為了提高生產(chǎn)率，改善加工工藝，文章對CA6140型普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造進(jìn)行了介紹，實踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有現(xiàn)實價值與重大意義。

關(guān)鍵詞：普通車床；數(shù)控技術(shù)；數(shù)控化改造

中圖分類號：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0032-02

1 實現(xiàn)主軸的無級變速

數(shù)控機(jī)床在自動加工過程中，切削力會隨時發(fā)生變化，為了保證加工精度的一致性，這就要求數(shù)控機(jī)床的主軸必須實現(xiàn)無級變速。目前，實現(xiàn)無級變速的方式有兩種：第一，是直接采用伺服電機(jī)的方式實現(xiàn)主軸的無級變速；第二，是通過變頻器來驅(qū)動電機(jī)的方式來實現(xiàn)無極變速。本文筆者主張采用第二種方式，這種方式不需要重新購買伺服電機(jī)，完全可通過變頻器充分利用原機(jī)床的電動機(jī)實現(xiàn)無極變速，從而達(dá)到改造的經(jīng)濟(jì)效益化。其工作原理為，數(shù)控系統(tǒng)與變頻器相連接，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、變速、停止。通過分析研究，選用法蘭克變頻器MDV60A0150-503-4-0T。

2 安裝脈沖編碼器

為了使改造后的CA6140型機(jī)床能實現(xiàn)自動加工螺紋，所以必須安裝一個光電脈沖編碼器。它的主要作用是，通過主軸——脈沖編碼器——數(shù)控系統(tǒng)——步進(jìn)電機(jī)之間經(jīng)行信息轉(zhuǎn)換，最終實現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具縱向移動一個導(dǎo)程的關(guān)系。

主軸脈沖編碼器的安裝分為同軸安裝和異軸安裝兩種方式。同軸安裝具有結(jié)構(gòu)上比較簡單的優(yōu)點，但這種方法不利于加工較長工件，對零件的加工長度有所限制。所以我們采用異軸安裝，這樣我們?nèi)匀豢梢员３种鬏S孔繼續(xù)使用，機(jī)床架構(gòu)也無任何變動。安裝時，我們采用柔性連接，另外安裝過程中一定要輕拿輕放編碼器，防止損壞編碼器中的玻璃光柵盤，其次，還要保證機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速低于主軸脈沖的最高轉(zhuǎn)速，以免造成編碼器報廢。在此，我們選擇北京大通捷程生產(chǎn)的AMCI旋轉(zhuǎn)編碼器。

3 改造進(jìn)給系統(tǒng)

3.1 改造縱向進(jìn)給系統(tǒng)

縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造方法：首先，1（步進(jìn)電機(jī)）把動力通過2（減速齒輪）傳遞給3（縱向滾珠絲杠），滾珠絲杠上的螺母副拖動4（工作臺）來回做橫向移動。進(jìn)給箱保留不動，用固定方式支撐滾珠絲杠最左端，利用套筒聯(lián)軸器5將滾珠絲杠3與支撐軸6連接起來，其中，聯(lián)軸器5是以兩個錐銷以垂直的方式將3與6相連，此種方法不但結(jié)構(gòu)簡易而且還能預(yù)防外應(yīng)力與裝配不當(dāng)?shù)葐栴}的出現(xiàn)。

關(guān)于滾珠絲杠的右端我們采用帶深溝球軸承的軸承支撐座來支撐，滾珠絲杠的預(yù)拉伸和鎖緊是通過一對圓螺母來實現(xiàn)的。同時，我們可通過采用雙螺母的方式來消除連接中出現(xiàn)的間隙。

3.2 改造橫向進(jìn)給系統(tǒng)

橫向滾珠絲杠與縱向滾珠絲杠改造方式相同，也采用雙螺母的預(yù)緊的方式來消除連接間隙，而橫向步進(jìn)電機(jī)與減速器安裝在靠近操作者一側(cè)，同時安放一根短軸進(jìn)行支撐，再讓橫向滾珠絲杠與套筒聯(lián)軸器進(jìn)行連接。右端也是采用滑動軸承進(jìn)行徑向支撐，由于這樣會出現(xiàn)雙向軸向力，所以同時要布置一對推力球軸承，這樣便可以有效的承受住雙向軸向力。滾珠絲杠的左端必須改造成一個支撐結(jié)構(gòu)，再利用一個連接短軸把連軸套與滾珠絲杠及輸出軸相連接起來。最后通過固定在螺母座上的螺母來調(diào)整絲杠的預(yù)拉伸與鎖緊。其原理圖如下：

4 改造刀架部分

首先，要把機(jī)床上原來帶有的刀架與小滑板拆除掉，再換裝一臺由法蘭克數(shù)控系統(tǒng)控制的四工位電動刀架。刀架內(nèi)部放置有三相異步電動機(jī)（120W），此電動機(jī)是用來驅(qū)動正轉(zhuǎn)選刀的。另外，刀架內(nèi)置的4個霍爾元件是用于檢測刀位位置，起到刀位鎖緊的作用。此處，采用浙江凱達(dá)新型ACT自動回轉(zhuǎn)刀架。安裝時的注意事項，第一，要保證刀架兩側(cè)面平行于原縱向與橫向的進(jìn)給方向。第二，為避免在使用過程中鐵屑、冷卻液導(dǎo)致聯(lián)電，所以連線一定要合理安排。

5 導(dǎo)軌的改造

導(dǎo)軌的性能對機(jī)床的使用性能、加工精度、承載能力起到了決定性的作用。導(dǎo)軌在使用過程中，表面必然會出現(xiàn)很多劃痕，這些劃痕使得導(dǎo)軌表面摩擦系數(shù)增大，影響傳動效率。為了保證導(dǎo)軌的正常使用，我們通過對導(dǎo)軌填充聚四氟乙烯軟帶來貼塑改造。首先，我們要對導(dǎo)軌表面進(jìn)行刮研，使得導(dǎo)軌表面粗糙度達(dá)到1.6um，平面度達(dá)到0.01/l000精度；第二，選用軟帶，軟帶厚度為1mm；第三，將聚四氟乙烯軟帶表面用鈉基溶液處理；第四，將金屬導(dǎo)軌粘結(jié)面去污、去油，再用再用丙酮擦洗干凈、晾干；最后按按A組份/B組份=1/1的重量比稱量混合好的專用膠進(jìn)行涂抹，橫向涂在軟帶上，縱向涂在導(dǎo)軌上，膠層厚度一般控制在0.08～0.12mm之間，涂抹均勻即可。然后左右移動剛黏貼在導(dǎo)軌上的軟帶，使二者全面貼付，同時將其中產(chǎn)生的氣泡壓出。第五，在軟帶上先涂覆一層油紙，再找重物均勻壓在導(dǎo)軌上，以免重物與粘結(jié)劑粘結(jié)。除此之外，還要在軟帶上刮研和開油槽，油槽距離軟帶邊緣至少6mm以上，刮研接觸面積在75%以上，寬度超過55%，最終達(dá)到溜板在水平面的移動直線度0.02。

6 數(shù)控系統(tǒng)的安裝

數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)床數(shù)控化改造中起到至關(guān)重要的作用。此處筆者根據(jù)機(jī)床改造后的可靠性與性能穩(wěn)定性選擇了FUNUC0iMateTC型數(shù)控系統(tǒng)。改造后車床具備1個旋轉(zhuǎn)主軸、X、Z兩個進(jìn)給軸、冷卻控制系統(tǒng)、檢測控制電路、刀架控制系統(tǒng)及輔助控制系統(tǒng)。其連接結(jié)構(gòu)圖如下：

7 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床將被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域。由于數(shù)控機(jī)床本身造價較為昂貴，企業(yè)單靠購買全新數(shù)控設(shè)備所花費巨大。所以，普通機(jī)床的數(shù)控化改造在我國就成為現(xiàn)代化進(jìn)程必不可少的一步。本文筆者以CA6140型普通車床為例，詳細(xì)闡述了機(jī)械部分的數(shù)控化改造，以實踐經(jīng)驗證明，普通機(jī)床的數(shù)控化改造對我國機(jī)械制造業(yè)起著尤為重要的意義。

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