经济型数控车床改造.pdf

1 概述 1 概述 11 概概述述 普通车床是金属切削加工中最常用的一类机床，以 CA6140 为例。当工件随主轴旋 转时，通过刀架的纵向移动和横向移动，车床能加工出内外圆柱面、圆锥面、端面、螺 纹面等。借助成型刀具，车床还能加工各种成形回转面。 普通车床纵向（横向）的进给运动由主轴的回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱 变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜板（横溜板）移动。进给参数要靠手工预先调 整好，如果要改变参数，则要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能 联动，切削次序由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改造成为 CNC 装置控制 的、能独立运动的进给伺服系统；将刀架改造成为能自动换到的回转刀架。这样，利用 CNC 装置，车床就可以按预先输入的加工程序进行加工。由于切削参数、切削次序和刀 具选择都可以由程序控制和调整，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控化改造后的 车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能多工序自动切削加工，从而提高生产 效率和加工精度。还能适应小批量、多品种复杂零件的加工。 1 2 总体方案设计 2 总体方案设计 22 总总体体方方案案设设计计 总体方案设计应考虑机床数控系统的运动方式、伺服系统的类型、计算机（CNC 装 置）以及传动方式的选择等。 2.1 数控系统的选择 普通车床数控化改造后应具有定位、快速进给、直线插补、圆弧插补、暂停、循环 加工和螺纹加工等功能，因此，普通车床数控化改造所用的的数控系统应为连续控制系 统。目前，市场上适用用于普通车床数控化改造的数控系统较多，如西门子公司的 SIEMENS 802S 型系统、华中数控公司的“世纪星”21/22 型系统、广州数控公司的 980T 型系统等等。 2.2 伺服系统的选择 普通车床数控化改造后一般为经济型数控机床。在保证具有一定加工精度的前提 下，从改造的成本上考虑，应简化结构，降低成本。因此，进给伺服系统采用以步进电 机为驱动装置的开环为宜。 2.3 功能部件的选择 主要是滚珠丝杠及其支撑方式的选择、电动回转刀架的选择等等。 2.4 结构设计与电气设计 主要是纵向进给传动系统、横向进给系统的设计和机床导轨的维护，一般采用贴塑 导轨以减小摩擦力。机床电气设计包括机床原理图设计和 PLC 梯形图设计等等。 2 3 车床进给伺服系统机械部分设计计算 3 车床进给伺服系统机械部分设计计算 33 车车床床进进给给伺伺服服系系统统机机械械部部分分设设计计计计算算 3.1 设计参数 设计参数包括车床的部分技术参数和车床拟实施数控化改造所需要的参数。以 CA6140 车床的改造为例，设计参数如下。 最大加工直径：340mm； 最大加工长度：750mm； 快速进给速度：横向，1300mm/min 纵向 2500mm/min； 最大切削进给速度：纵向，900mm/min 横向 500mm/min； 溜板及刀架重量：纵向，850N 横向 500N； 主电机功率：4.5KW； 定位精度：±0.01mm； 重复定位精度：0.005mm； 脉冲当量：纵向，0.01mm/脉冲；横向，0.005mm/脉冲； 启动加速时间：25ms。系统脉冲当量的选择一个进给脉冲，使机床运动部件产生位 移量，也称为机床的最小设定单位。脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技术 参数。根据机床精度要求确定脉冲当量，纵向：0.01mm/脉冲，横向：0.005mm/脉冲 3.2 实施方案 进给系统数控化改造的主要部位有：挂轮箱、溜板箱、溜板、刀