普通臥式車床的數(shù)控化改造

李磊，張建平，紀彬，周大志（黑龍江省科學院自動化研究所，哈爾濱150090）

普通臥式車床的數(shù)控化改造

李磊，張建平，紀彬，周大志
（黑龍江省科學院自動化研究所，哈爾濱150090）

介紹了利用GSK928-TE型數(shù)控系統(tǒng)改造C6132普通臥式車床的方法，詳細分析了機械、電氣部分改造方案和工作原理。對C6132普通臥式車床的X、Z兩軸進行數(shù)控化改造，增加了換刀刀架和滾珠絲杠等傳動部分，同時配備上廣數(shù)生產(chǎn)的GSK928-TE型數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)試，實現(xiàn)了加工元件的數(shù)控化加工過程。改造后的車床投入使用運行穩(wěn)定，收到良好的經(jīng)濟效益，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

臥式車床；數(shù)控化；車床機械傳動系統(tǒng)改造

現(xiàn)代社會所需要的工業(yè)產(chǎn)品對精度的要求越來越高、外形越來越復雜、產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也越來越快，因此，傳統(tǒng)的普通車床難以滿足快速增長的產(chǎn)品加工要求。而數(shù)控車床不僅可以滿足上述產(chǎn)品的加工要求，還具有受人為因素影響小、批量生產(chǎn)的產(chǎn)品精度一致、加工程序存儲修改方便等優(yōu)點。因此，數(shù)控車床明顯優(yōu)于普通車床，在工廠中應(yīng)該大規(guī)模推廣應(yīng)用。但是，數(shù)控車床的應(yīng)用也受到許多條件的限制。首先，數(shù)控車床價格昂貴，一次性投資巨大，中小企業(yè)常是心有余而力不足。目前，各企業(yè)有大量的普通車床，完全用數(shù)控車床替換不現(xiàn)實，而且被替代下的車床閑置后又會造成浪費。要較好地解決上述問題，應(yīng)走普通車床數(shù)控改造之路。由于車床技術(shù)的不斷進步，車床改造成為了一個“永恒”的話題。低成本普通車床數(shù)控化改造是一項適合我國國情的先進實用技術(shù)，同時也是一項提升我國車床數(shù)控化率的有效途徑［1］。

1　改造方案

對C6132車床的數(shù)控化改造方案主要有以下3點內(nèi)容：.

第一，恢復原普通車床的所有功能。

第二，在普通車床上加裝CNC數(shù)控系統(tǒng)，進而可實現(xiàn)計算機程序G代碼控制車床工作，完成加工元件的任務(wù)。

第三，為提高精度、效率和自動化程度，對原有機械、電氣部分進行翻新更新。

車床數(shù)控改造主要分4個步驟：改造方案的確定、改造的技術(shù)準備、改造實施和改造驗收后期工作［2］。改造方案的確定包括以下4個方面：

第一，機械維修與電氣改造。第二，先易后難、先局部后整體。第三，選擇電氣系統(tǒng)。第四，改造范圍的確定。

由于常用品牌數(shù)控系統(tǒng)的基本功能大同小異，所以合理選擇適合C6132的可選功能，放棄不實用或用不上的可選功能的數(shù)控系統(tǒng)，對提高改造方案的性價比大有裨益。本方案選用了廣數(shù)生產(chǎn)的GSK928-TE型車床數(shù)控系統(tǒng)。該數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用高速CPU和大規(guī)模集成電路構(gòu)成控制核心，帶有液晶顯示屏，中文操作界面，可匹配步進電機或伺服電機，可識別23種G指令，功能十分強大。

2　機械部分的改造

將GSK928-TE型數(shù)控系統(tǒng)和原普通車床連接成一個整體，還需對原車床機械部分進行改造:

第一，直線導軌。加裝直線導軌，導軌除了具有普通車床的導向精度和工藝性外，還具有良好的耐摩擦磨損特性，可在保證有足夠剛度的同時，保證加工的精度。

第二，滾珠絲杠。將原滑動絲杠換成滾珠絲杠。滾珠絲杠摩擦損失小，傳動效率在90%以上，啟動力矩和運行力矩十分接近，因此可滿足較高精度元件的加工要求。

第三，自動換刀裝置。拆除原車床上的刀架和小拖板，更換安裝LD 6-6132型六角回轉(zhuǎn)刀架。LD 6-6132型刀架具有良好的強度和剛度，可安裝上6把不同的刀具，按照數(shù)控系統(tǒng)的指令進行換刀。

3　電氣部分的改造

本方案保留了原C6132車床電器元件中的變壓器、接觸器等電氣元件，并按需配置了4臺電動機，分別是：主軸電動機M 1、潤滑泵電動機M 2、冷卻泵電動機M 3和刀架電動機M 4，改造后電控箱的電氣原理圖如圖1所示［3］。從電氣原理圖中分析得出，由M功能口輸出的指令控制中間繼電器KA1、KA2、KA3的觸頭開關(guān)動作，從而控制接觸器KM 1、KM 2的通斷，主軸電動機M 1的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止動作。通過中間繼電器KA4、KA5控制KM 3、KM 4的通斷，從而控制冷卻泵電動機M 3的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止動作。由T功能口輸出信號，控制刀架電動機M 4的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)動作。

圖1　電氣控制原理圖Fig.1 Electricity control schem e

在數(shù)控車床中，車床參考點類似于坐標原點，對于刀位點的定位至關(guān)重要，直接關(guān)系到產(chǎn)品的精度。在本改造項目中，在床身適當?shù)奈恢眉友b了多對行程開關(guān)，在實現(xiàn)參考點的定位功能同時，還實現(xiàn)了X、Z軸運動方向的超程保護功能，具體電氣原理圖如圖2所示。

圖2　極限保護電氣控制原理圖Fig.2 Lim itelectricity controlscheme

4　結(jié)語

本文提出的普通車床數(shù)控化改造方案是在普通車床的機械部分進行簡單改造，對其X、Z兩軸進行數(shù)控化改造，增加了自動刀架和滾珠絲杠等傳動部分，再配備上廣數(shù)生產(chǎn)的GSK928-TE型數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)試，實現(xiàn)了用計算機程序輸出G指令，控制改造后的C6132完成了元件的數(shù)控化加工過程。改造后的車床，最小移動單位為0.001mm，大大提高了加工精度。該方案具有操作簡單、改造方便和經(jīng)濟性好等優(yōu)點，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

［1］李莉芳，周克媛，黃偉.數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京:清華大學出版社，2012.

［2］劉濱生.淺談普通車床的數(shù)控化改造［J］.黑龍江科技信息，2010，（06）：10.

［3］趙中敏.數(shù)控機床電器系統(tǒng)優(yōu)化重構(gòu)研究［J］.機床電器，2009，（06）：26-28.

D igitalized T ransform ation of General Horizontal Lathe

LILei，ZHANG Jian-ping，JIBin，ZHOUDa-zhi
（Instituteof Automation，Heilongjiang Academy ofSciences，Harbin 150090，China）

This paper introduces a newmethod of using GSK928-TECNC system the implementation of C6132 horizontal lathe digitalized transformation.Themechanism and electric portion are presented.By transforming X axis and Z axis，adding knife rest and ball screw，and equipping GSK928-TE CNC system，we can actualize digitalized processing components.The dig italized transformation system has better stability，economic benefitand higher application value.

Horizontal lathe；Digitalized transformation；Transformationof themechanicaldriveof themachine tool

TG659

A

1674-8646（2015）05-0030-02

2015-05-05

李磊（1986-），男，黑龍江哈爾濱人，學士，研實員，主要從事工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的研究。