怎樣把普通車床改造為數(shù)控車床

數(shù)控機(jī)床主要由傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)，加上伺服、位置反饋系統(tǒng)組成，普通機(jī)床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床自動完成機(jī)械加工任務(wù)，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率和加工精度。在改造中需要解決的問題是把機(jī)床的手動進(jìn)給和機(jī)床的換刀，改造成由伺服驅(qū)動控制的進(jìn)給和數(shù)控系統(tǒng)PLC控制的刀架自動換位。本文以CA6140型普通機(jī)床為例，介紹普通機(jī)床的數(shù)控化改造步驟和方法。

改造的總體思路為通過數(shù)控系統(tǒng)對輸入的零件加工程序進(jìn)行運(yùn)算處理，然后通過輸入／輸出接口控制步進(jìn)驅(qū)動模塊，由驅(qū)動模塊發(fā)出步進(jìn)脈沖驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)同步齒形傳動帶（簡稱同步帶）使?jié)L珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而帶動刀架實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給。螺紋的車削由編碼器控制，電動刀架的換刀由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的PLC控制。改造步驟如下：

1.選擇數(shù)控系統(tǒng)由于伺服電機(jī)驅(qū)動器及電機(jī)的價格比較高，故選用“廣數(shù)”的DY3三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器及步進(jìn)電機(jī)。并且該系統(tǒng)的編程格式與FANUC系統(tǒng)很接近，GSK980TA系統(tǒng)還可以控制步進(jìn)電機(jī)，所以是最合適的。

2.Z向進(jìn)給系統(tǒng)（縱向進(jìn)給）縱向進(jìn)給由Z向進(jìn)給電機(jī)經(jīng)同步傳動帶使?jié)L珠絲杠轉(zhuǎn)動，然后通過絲杠螺母帶動大拖板左右運(yùn)動，步進(jìn)電機(jī)通常安裝在縱向絲杠的右端。Z向步進(jìn)電機(jī)的型號為1106GB350B，參數(shù)：電流2.8A。步距角0.03°／0.75°，轉(zhuǎn)矩12N／m。

改造方法：

（1）拆下普通絲杠、光杠與溜板箱，把溜板箱內(nèi)的齒板、傳動軸拆除，加工一個螺母固定套，安裝在溜板箱內(nèi)，改由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠，根據(jù)CA6140車床的最大負(fù)荷，選取滾珠絲杠直徑為40mm，型號為CD40x6-3.5-E2，其額定動載荷是19kN，強(qiáng)度足夠。

（2）加工右端的支撐座和兩個支撐孔，孔的位置精度要求很高，使其分別與電機(jī)的支撐軸和支撐絲杠的軸承同軸配合。

（3）加工左端的支撐座，用于固定絲杠的左端，保證支撐座底面的平面度。

（4）對安裝螺母的支撐座進(jìn)行銑、磨、鉆、攻絲等加工，保證其形位公差。

（5）裝配后，對滾珠絲杠與導(dǎo)軌的平行度進(jìn)行調(diào)整，確保絲杠傳動平穩(wěn)，受力均勻。

3.X向進(jìn)給系統(tǒng)（橫向進(jìn)給）橫向進(jìn)給由X步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動。

步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板后，為了保證同軸度和傳動精度，用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)與溜板箱固定在一起。X向步進(jìn)電機(jī)的型號為110BYG350A，參數(shù)：電流2.4A，步距角0.03°／0.8°，轉(zhuǎn)矩8N／m。

改造方法：

（1）拆下小拖板、刀架及絲杠、手輪，留下小拖板，其余的不用。

（2）加工法蘭盤，保證法蘭盤孔與大拖板后孔的同軸度，最后配鉆四個螺紋孔，并攻螺紋。

（3）加工一個連接套用于連接絲杠與電機(jī)主軸。

（4）銑去大拖板上與螺母發(fā)生干涉的部位，將螺母安裝在大拖板上。

（5）安裝完成后，用墊片調(diào)整螺母上下位置，使絲杠運(yùn)行平穩(wěn)，受力均勻。

4.刀架為了提高生產(chǎn)效率、縮短輔助加工時間，刀架要求有自動換刀功能。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般都選用宏達(dá)四方電動刀架，這種刀架簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。刀架的轉(zhuǎn)動由三相電機(jī)驅(qū)動，到位信號由霍爾元件來檢測。

改造方法：

（1）拆除原手動刀架。

（2）在小拖板上鉆四個安裝孔，并攻絲，安裝好電動刀架。安裝好中間繼電器、正反轉(zhuǎn)接觸器和熱繼電器，然后調(diào)試刀架，電源相序接反的話，任換兩相即可。

5.編碼器車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)一圈，刀具移動一個螺距。為了保證不亂扣，主軸與絲杠應(yīng)保持同步動作。主軸與絲杠的同步動作由編碼器來保證（可見編碼器的重要性）。為了保證同步動作，編碼器與主軸的傳動比應(yīng)為1：1，可以用尼龍板制作兩個齒數(shù)相同的齒輪。然后制作一個可調(diào)支架，以保證兩個齒輪能正確地嚙合。

改造方法：

（1）拆下原有齒輪，裝上塑料齒輪，調(diào)整支架位置，保證正確嚙合。

（2）試切螺紋，看連接是否有誤。

6.行程開關(guān)行程開關(guān)用來保證工作臺運(yùn)行在安全的位置，和作為機(jī)械回零的檢測信號。

改造方法：

（1）配鉆螺紋孔，并攻螺紋，安裝行程開關(guān)和擋塊。

（2）調(diào)整擋塊的位置，使減速信號和回零信號分開。