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C6132車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)——（二）
日期：2010年01月07 來源：沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：車床
機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)
在機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)中，主要針對(duì)原車床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控化改造，主傳動(dòng)系統(tǒng)中保留C6132車床的主軸機(jī)械部分和三相交流電動(dòng)機(jī)YDl32M一8／4B5TH，車床只是在與主軸同步旋轉(zhuǎn)的軸上，加裝一個(gè)脈沖編碼器，實(shí)現(xiàn)螺紋的數(shù)控加工。
在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，加工中心驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，縱向和橫向均采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一減速齒輪一滾珠絲杠螺母副一床鞍(或中滑板)的傳動(dòng)方式。分別在X軸和Z軸的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出軸端配置減速器，減速器由一對(duì)嚙合齒輪組成，通過減速器齒輪傳動(dòng)，由滾珠絲杠副把動(dòng)力傳給床鞍，從而帶動(dòng)拖板的移動(dòng)。
為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所需要的分辨率，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲杠，同時(shí)為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。改裝時(shí)先拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱、溜板箱、光杠和絲杠，再換上滾珠絲杠(安裝在原絲杠的部位)。在本設(shè)計(jì)中滾珠絲杠采用循環(huán)插管式加工中心、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋人式、精度等級(jí)為3級(jí)，型號(hào)為JC$一CDM系列滾珠絲杠副。此外，為提高傳動(dòng)剛度和消車床除間隙，齒輪傳動(dòng)要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。
自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的選擇設(shè)計(jì)
自動(dòng)換刀裝置因數(shù)控車床的形式、工藝范圍和刀具的種類與數(shù)量不同而具有不同的形式。目前常用的有自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架和帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置。自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架也稱為轉(zhuǎn)塔式刀架，它是數(shù)控車床上最常用，也是最簡單的一種自動(dòng)換刀裝置，通過回轉(zhuǎn)頭的旋轉(zhuǎn)分度定位來實(shí)現(xiàn)車床的自動(dòng)換刀動(dòng)作。自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架由數(shù)控系統(tǒng)控制，效率高，工藝性能可靠。根據(jù)所加工零件的工藝要求及機(jī)床控制方式，在本改造中，采用四方自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。
在C6132車床數(shù)控改造中，將原機(jī)床的普車床通手動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架替換成自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，拆除原刀架和小滑板，換上由常州宏達(dá)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4口CK6132 l~t2E位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。
編碼盤的選用和安裝
機(jī)床能否進(jìn)行螺紋加工是主軸部分?jǐn)?shù)控化改造的重加工中心要部分，所以在原來車床上需加裝一個(gè)脈沖編碼器，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工螺紋的目的。
在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上加工螺紋或絲杠時(shí)，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，即編碼盤作為車床主軸位置信號(hào)的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出主軸轉(zhuǎn)角位置變化信號(hào)，輸送到數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)按照所需加工的螺距進(jìn)行計(jì)算處理，從而控制機(jī)床縱向或橫向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，車床實(shí)現(xiàn)加工螺紋的目的。所以進(jìn)行C6132的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)時(shí)，決定在主傳動(dòng)系統(tǒng)中加裝一個(gè)光電碼盤。
結(jié)合脈沖編碼器每轉(zhuǎn)進(jìn)給脈沖數(shù)(即分辨率)對(duì)螺紋的加工范圍，再結(jié)合環(huán)境特性，并根據(jù)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速不允許超過主軸脈沖發(fā)生器的最高許用轉(zhuǎn)速的原則，初步選擇長春三峰傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)的常規(guī)型實(shí)心軸光電編碼器PIE系列編碼器。該系列編碼器經(jīng)濟(jì)實(shí)用，力矩小，多規(guī)格，適應(yīng)多種數(shù)控設(shè)備，其最高許用轉(zhuǎn)速為5000r／min，遠(yuǎn)大于車床主軸最高轉(zhuǎn)速2000r／min。
電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)
在電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)中，應(yīng)該遵循：加工中心在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案力求簡單、經(jīng)濟(jì)，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)，力求控制系統(tǒng)操作簡單、車床使用與維修方便。機(jī)床中的主軸電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)、刀架電動(dòng)機(jī)等均需系統(tǒng)自動(dòng)控制。C6132車床改造后的電氣控制線路由電源電路、主電路、控制電路和CNC控制回路等構(gòu)成。改造時(shí)更換同一型號(hào)的老化電器元件有變壓器、自動(dòng)斷路器、接觸器等，主要增加的電器元件包括主軸編碼盤、X／Z軸驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)刀架控制器以及必要的控制開關(guān)、繼電器等。改造后拆除原電控箱，原位安裝改造后的電控柜，最后還需電氣、機(jī)修人員共同進(jìn)行通電調(diào)試。
數(shù)控機(jī)床中電氣控制系統(tǒng)除了對(duì)機(jī)床輔助運(yùn)動(dòng)和輔助動(dòng)作控制外，還包括對(duì)保護(hù)開關(guān)、各種行程、極限開關(guān)的控制，以及在操作盤上所有按鍵、操作指示燈等的控制。
改造后的電氣控制系統(tǒng)，不僅保留了車床傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，加工中心同時(shí)具有體積小、功能強(qiáng)、通用性和靈活性強(qiáng)、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。
液壓系統(tǒng)的清潔與維護(hù)
在車床數(shù)控化改造中一般不需要對(duì)機(jī)床原來的切削液系統(tǒng)進(jìn)行改造。用數(shù)控系統(tǒng)上的切削液接口與液壓系統(tǒng)的電路連接，通過CNC控制，實(shí)現(xiàn)切削液的自動(dòng)開關(guān)。此外，液壓系統(tǒng)的清潔程度對(duì)液壓元件和液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)、準(zhǔn)確運(yùn)行有著非常重要的影響。
對(duì)C6132車床進(jìn)行數(shù)控化改造后，車床還要仔細(xì)檢查液壓元件，如果發(fā)現(xiàn)有已經(jīng)磨損、老化的元件，如過濾器、空氣濾清器、密封圈等，則需要更換，加工中心確保液壓元件能正常工作，從而保證整個(gè)機(jī)床系統(tǒng)能正常運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床的性能和加工特點(diǎn)。在檢查、更換、維護(hù)后對(duì)液壓系統(tǒng)循環(huán)過濾，清洗整個(gè)系統(tǒng)。
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