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CA6140型普通车床的数控化改造

时间:2017-7-19 14:34:00   来源:本网   添加人:admin

  ―),辽宁工程技术大学机械工程学院工程师。

  随着我国市场经济的发展,国内、国际市场竞争日益激烈,产品更新更为迅速,中、小批量的生产越来越多。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求,数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术,最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需更换零件加工程序,无需对机床作任何调整,因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。

  对于机械制造企业,单纯靠购买新的数控机床,所需投资大。为了节约资金,降低成本,利用原来的部分普通机床进行数控化改造,提高机械设备的数控化率,是一种有效的途径。本文主要讨论对CA6140型普通车床的数控化改造。

  1改造方案普通机床进行数控改造后,系统应能控制主轴转速并实现其正反转;控制工作台实现纵向、横向和垂直方向的进给运动(车床刀架能实现纵向和横向的进给运动并自动转位换刀;加工螺纹时应保证主轴转1转,刀架移动1个被加工螺纹的导程);控制冷却和润滑;通过键盘输入加工程序;由显示器显示加工状态等。因此,普通机床的数控改造内容有以下两大部分:成控制系统,由功率步进电机经级齿轮减速后驱动X、KZ三轴(亦可用联轴器将步进电机与丝杠直接联结起来,以减小径向尺寸)。

  机械部分主传动系统不变,主轴加装光电编码器供加工螺纹用;进给传动系统采用滚珠丝杠螺母副代替原有普通丝杠螺母副。

  2数控部分改造机床中的主轴、冷却、润滑、刀架等均需系统自动控制,为此需设计接口转换电路和强电控制电路。电器元件可保留使用原机床中的变压器、自动断路器、接触器等。拆除原电控箱,原位安装改制后的电控箱。

  数控系统改造硬件原理连接如所示。

  数控系统改造硬件框机械部分改造CA6140型车床,主要用于对中小型轴类、盘类及螺纹零件的加工,改造后的机床要求具有自动和手动(对刀、简单零件的加工)加工方式。为满足以上功能,对机床改造如下:主传动系统保留原机床的主轴手动变速。改造后使其主运动和进给运动分离,主电机的作用仅为带动主轴旋转。增加一只电磁离合器,用以接收数控系统的停机制动信号以控制原制动装置制动停车。

  加工螺纹或丝杠时,为保证主轴每转一转,刀具准确移动一个导程,须配置主轴脉冲发生器作为主轴位置信号的反馈元件。脉冲发生器采用同轴安装,橡胶管柔性联接,意在实现角位移信号传递的同时,又能吸收车床主轴的部分振动,从而使主轴脉冲发生器转动平稳,传递信号准确。

  进给系统原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠,光杠等全部拆除,纵向进给系统以步进电机作为驱动元件,经一级齿轮减速转矩增大后,由滚珠丝杠传动。滚珠丝杠仍利用原丝杠位置,其螺母副通过托架安装在床鞍底部,滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承,与床身尾部步进电机相联接。步进电机经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。横向进给系统中保留原手动机构,在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后,步进电机及减速器安装在横向溜板后方。

  刀架部分根据实际机床的加工切削需要和系统的T功能控制性能,拆除原刀架和小拖板,换上LD4-6132型四方位自动刀架。该刀架内带小容量交流电动机,控制正转选刀。内置的4只霍尔元件检测刀位位置,电动机反转完成刀具定位。

  4结束语CA6140普通车床改造后,加工有效行程X/Z轴分别为390/1400mm;最大速度X/Z轴分别为1200/3000mm/min;手动速度为400mm/min;手动快速为X/Z轴分别为1200/3000mm/min;纵向进给脉冲当量为0.005mm/p,横向进给脉冲当量为0.0025mm/p,数控刀架可进行4个方位的转换选择,其重复定位精度在0.005mm以下,夹紧力在4000N以上,实现了开环数控自动化加工,大大提高了加工工效,增强了其适用性,稳定了零件的加工质量,并保留了原机床的基本结构和部分工作性能,能节约资金,缩短生产周期,是工厂进行机械设备技术化改造的趋势。