教學用數控車床改造

趙春陽

我校現有大連機床廠CA6140型數控車床2臺，采用FANUC oi系統，本機床為經濟性數控車床，加工精度0.01mm，采用四方刀架，主軸為無極調速，其他主要附加裝置有冷卻系統和照明系統，潤滑方式為手動配合自動方式。實習教學使用已達十年，因為學生多為初次接觸數控機床，使用操作過程中難免會出現不同情況的撞刀、扎刀現象，更有甚者在卡盤拆裝聯系中卡盤不慎跌落砸到導軌現象的發生，另外實習教學中因老師疏忽管理機床維護不能正常進行。導致系統經常出現一些莫名其妙的報警現象，加工出的零件不能達到要求，使用過程中機械故障率較高，因而導致實習不能正常進行，很多故障問題因三包期已過，找專業人士維修成本大漲。經過調查發現該機床機械性能良好，各種電氣元件、線路未見老化，綜合『生能良好，經考慮決定對其升級改造。具體改造方案如下：

機械部分的改造

機床機械主體部分主軸箱、變速箱、導軌、絲杠、光杠、尾座等關鍵部件沒用大的問題根據我校車床情況得出主要改造的著眼點是：日常的維護保養；刀架旋轉不到位、錯位、不旋轉等現象；主軸不能旋轉、車削螺紋亂牙。

具體改造方案是：針對日常維護保養，要求實習教師配合理論教師對學生提出每日實習完畢認真打掃機床，每周對機床進行一次二級保養。針對刀架問題，主要原因刀架旋轉的機械鎖緊機構可能存在間隙，或刀架刀位的檢測信號有誤。首先測量刀架上的直流電壓，檢測刀位信號的集成霍爾元件是否正常。若電氣控制都正常，一般要更換損壞磨損機械零件，調整間隙。針對主軸不能旋轉、車削螺紋亂牙現象，對電動機和光電編碼器起進行維修或更換。

數控系統的改造

由于該設計主要針對職業學校教學用數控機床，而且機床數控系統完全能正常運行，且該系統具有高可靠性、高集成性、高性價比的特點，在經濟型數控車床上得到了廣泛的應用，其各硬件以及接口、線纜隨系統標配，連接、維修更加方便。所以，在設計方案時候，要求既能滿足經濟效應，又能為了教學有針對性的改造。主要改造針對學生將來就業可能面對多種數控操作系統，加裝了開放式數控系統，采用了PC機+可編程運動控制器的結構，從而使學生通過仿真操作面板掌握國內外多種操作系統，提升學生就業能力及和社會實踐無縫對接。除此之外，添加與電腦連接端口，能直接把電腦預裝的仿真模擬系統和數控機床連接起來，實現先模擬后加工的模式，大大降低因學生初學而導致的操作過程中出現撞刀、扎刀等現象，并能提高學生編程過程中對走刀路線的認識。

電氣部分的改造

該機床故障率升高的原因主要是由實習環境和操作不當引起，車間的工作環境不佳使得控制計算機的硬件出現受損、老化，粉塵使得外部接口信號不穩定，這對這點重點是加入自動潤滑系統，增加一個自動定時泵油的伺服電機控制定時自動潤滑系統，男外因平時實習主要加工塑膠棒因而拆除冷卻系統。

參數設定

因前面幾個部分改造后數控車床能否正常運行的必要條件是要保證數控系統的各種參數的設定必須正確，不正確的參數可能會導致后期嚴重的后果，因而車床改造后必須按照機床手冊和說明書對各種系統參數進行設定。具體針對實習教學用機床和我校機床改造現實情況，參數設定如下：

設定主軸參數。主要對刀架位置名稱、刀架旋轉位置編碼器，主軸轉速、電機轉速、主軸傳感器等參數進行設定，根據手冊介紹進入參數設定界面對以上幾項按照要求對參數進行正確的設定。

設置基礎性參數。主要包括I/0通道、超程檢查、各軸互鎖、手輪有效等，同理進入系統界面對以上需改動參數進行修改設定。

設定軸參數。

參數N02736：4095×4500/6000=3071。

參數N0.3735：4095×150/6000=102。

參數N0.3741：6000×11/108=611。

參數N0.3742：6000×11/12=1833。

參數N0.3743：6000×11/12=5500。

參數設定完畢后，在PMC程序中自動判別，合理選擇檔位。

另外，因學生實習需進行無擋塊參考點設置，故采用以下步驟進行：先將#1815中的APC和APZ設O；關機后再開機，手輪搖至參考點；再將#1815中的APZ設1，再看機械零位是否為零，是的話將APC設1，即可。

設定伺服參數。由于數字伺服控制是通過軟件方式進行運算控制的，故具體設定方法如下：接通電源；把機床調整到在緊急停止狀態；顯示伺服畫面并調整參數SVS（#O）=1；首先按下系統健，然后按翻頁鍵，最后找到[sV-PRM]界面；按照要求輸入初始設定必要的參數：如主軸轉速等。

調試、試切

對機床進行各種操作調試，包括：手動方式、手搖方式、自動運行方式下的各種主軸運動和刀架運動情況及編程、MDI方式下各種面板按鍵輸入操作情況。保證無誤情況下進行試切削，可加工一類帶有外圓、切槽、螺紋加工的零件，通過對刀、編程輸入（包含通過外接口u盤或電腦輸入）、自動加工、圖形圖像仿真和后期檢測等流程對加工零件過程進行檢測，從而對機床改造后情況進行評估反饋。

通過改造后的機床，經過一學期實習教學，未發現機床故障，加工精度進一步提高，螺紋不再有亂牙現象，主軸和刀架運轉的故障克服，而且更加提高了實習效率和質量，學生就業后因能掌握多種數控系統，得到就業單位的好評。同時也為各兄弟院校的數控機床改造提供了可行的思路和理論依據。

（作者單位：河南省交通高級技工學校）endprint