CA6136普通车床数控改造设计

【摘 要】目前在一些企业还存在普通车床加工情况,我公司也有一定数量的CA6136普通车床,这些普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,更主要的是不易形成批量化生产,从而在市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展,所以必须大力提高机床的数控化率.同样机床数控化改造的市场也还有很大的发展空间,本文以普通车床CA6136的数控改造为例,介绍了普通车床数控改造的方法.

【关 键 词】车床CA6136；数控改造；设计

我公司有数台CA6136普通车床,曾在生产加工中起作一定的作用,能进行基本的机械零件的加工,但在使用时发现其存在一定的问题,如加工的产品品种少、档次低、质量差,更多是不易形成快速批量化生产,从而提高了制造成本,增加了供货时间,影响了企业的生产经营.车床作为机械制造业的重要基础设备,它的发展一直引起人们的关注,由于计算机技术的兴起,导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床即数控机床广泛应用,它克服了普通机床存在的缺点,为机械加工工艺过程自动化批量化生产的提供了较为理想的手段.因此人们对传统的机床传动及结构的数控设计改造也有现实的需求.下面就是对普通车床的数控改造方法进行设计.

一、数控机床改造的步骤

1、调研及系统选型：改造前必须对机床的结构、性能、运行状态、现有加工精度、特殊功能以及用户对系统改造后要求达到的性能进行详细了解.数控系统主要由控制、驱动和测量系统3部分组成.究竟是整体改造还是局部改造取决于上述3大系统的状况以及用户的经费.系统的选型与配置需综合考虑机床状况、用户对功能的要求、改造经费及各种数控系统的特点.系统配置时,需对电缆长度、电机扭矩及额定转速、主轴功率、系统安装空间

等细节予以充分考虑.

2、设计准备阶段：准备阶段的工作包括改造部分电路设计、控制程序编制及技术培训.电路设计主要是设计新系统硬件与非改造部分的接口,然后根据加工时机床动作的控制逻辑,对PLC进行编程,确保机床动作正确并实现最佳控制,在可能的条件下进行实验室模拟.为了保证用户能正确使用、编程与简单的维修,需要对用户进行操作、编程、维修等培训.

3、安装、调试、验收：现场安装指安装新系统,部分或全部更换强电回路,重新设计机床操作面板,制作新法兰盘与联轴节,输入输出线改接等.完成上述工作后,即可通电调试机床,优化机床参数,调试各轴动作及辅助动作等.调试结束后,应进行试加工,试机并最终验收.

二、普通车床CA6136数控改造方案：

本次改造设计是基于相对经济型的改造,即要求在能满足基本加工需求下,尽可能少地对原有部件进行改动,以降低技改成本,因此本次CA6136普通卧式车床改造设计的基本思路是在原来的机床进行修改,在机械部分拆掉手动刀架和小拖板,然后装上数控刀架；拆掉普通丝杆、光杆的进给箱和溜板箱,换上滚珠丝杠螺母副；主轴后端加一光电编码器用波纹管连接,供加工螺纹使用；经过严密的计算和论证,选择丝杠和驱动电机.然后根据使用要求,选择系统配置和设计控制电路,布置各传感器.经过研究决定对数控系统采用国产的广州数控系统,可靠性好,功能全面,经济适用.

CA6136设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数.设计参数如下：

三、车床数控点位运动方式设计

按运动方式数控系统可以分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统.由于CA6136车床加工复杂轮廓零件,所以本微机数控（MNC）系统采用连续控制系统.

1.采用直流或交流伺服电机驱动的闭环控制方案的优点是可以达到很好的机床精度,能补偿机械运动中的各种误差,消除间隙、干扰等对加工精度的影响.但它结构复杂,技术难度大.调试和维修困难,造价高.由于所造成的CA6136车床的目标加工精度不很高,采用闭环控制系统的必要性不大.

2.采用直流或交流伺服电机驱动的半闭环控制,其性能介于开环和闭环之间.由于调速范围宽,过载能力强,又采用反馈控制,因此性能远优于以步进电机驱动的开环控制.由于反馈环节不包括大部分机械传动元件,调试比闭环简单,系统和稳定性较易保证.所以比闭环容易实现.但是,采用半闭环控制,调试比开环复杂,设计上也要有其特点,技术难度大.本设计要求不高,为经济型数控改造,通常情况下均采用以步进电机驱动的开环控制.开环控制具有结构简单,设计制造容易,控制精度较好,易调试,便宜,使用维修方便等优点.缺点是步进电机没有过载能力启动频率低,工作频率也不高等.开环控制多用于负载变化不大或要求不高的经济数控机床中.

3.通过比较,决定采用开环控制系统.执行机构的结构及传动方式的确定纵向进给结构的改造：拆去原机床的溜板箱,光杆与丝杆以及安装座,配上滚珠丝杆及其相应的安装装置.纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床床尾,并不占据丝杆空间.由于采用了滚珠丝杆,可提高系统的精度和纵向进给刚度.横向进给结构的改造：由于原横向进给的丝杆空间有限,方法是拆除横向丝杆换上滚珠丝杆,并且保留原手动机构,横向步进电机和减速器安装在机床后侧.主轴箱的设计：由于本设计可在不对主轴改动的情况下满足要求,因此主轴不改动以降低成本.

四、车床的控制系统的硬件电路系统设计

数控系统都由硬件和软件两部分组成.硬件是数控系统的基础,性能好坏直接影响整个数控系统的性能.有了硬件,软件才可有效运行.数控系统中关键部分为控制装置.

数控装置的设计方案也有多种方案,通常有：

1可以自己设计制作

2可以采用单板机或工控机改制

3可以选用现成的数控装置作少量的适用化改动或装配

在普通机床的经济型数控改造中,一般多采用后两种方法,在自行设计的数控装置中,CPU的选择是关键,包支持开发的软件和硬件电路,与开发周期,推广应用有关除此之外,还应根据系统应用场合,控制对象以及各种性能、参数、要求等,综合起来考虑确定CPU.

五、结束语

在生活逐步自动化的今天,对加工制造的精度和加工效益提成更高的要求.以单一靠手工操作的车床,已经在很大程度上满足不了现代化的要求,数控车床改造已成为一种必要.本次设计只是对现有机床改进的部分内容,尚有许多细节未进行详述,但将在技改过程中有一定的参考作用.