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自動車床要在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發(fā)展,它必須在最短的時間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出合乎市場需要的、性能合適的產(chǎn)品,而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣,制造周期的快慢,生產(chǎn)成本的高低,又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。目前,采用*的自動車床,已成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。購買新的自動車床是提高數(shù)控化率的主要途徑,而改造舊機床、配備數(shù)控系統(tǒng)把普通機床改裝成自動車床也是提高機床數(shù)控化率的一條有效途徑。,對CA6140車床進行了數(shù)控化改造。

　　6140自動車床數(shù)控化改造設(shè)計時,在滿足車床總體布局的前提下要盡可能利用原來的零部件,因此確定總體改造方案如下: (1) 拆除原車床的縱向和橫向絲杠光杠、溜板箱及掛輪箱中的齒輪,用滾珠絲杠替換原有普通滑動絲杠,將選取的縱向滾珠絲杠副通過托架安裝在原溜板箱與床鞍連接的部位上,縱橫向滾珠絲杠兩端盡可能利用原固定和支承方式。為便于安裝滾珠絲杠副,絲杠采用分體式,用套筒聯(lián)軸器實現(xiàn)剛性聯(lián)接; (2) 橫向驅(qū)動電機及齒輪減速器安裝在床鞍的后部(相對操作者) ,縱向驅(qū)動電機及齒輪減速裝置安裝在機床的右端,靠近尾座的位置; (3) 要實現(xiàn)自動換刀,需拆除原手動刀架,在小拖板上安裝數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架; (4) 為了使改造后的車床能夠加工螺紋,需要加裝主軸脈沖編碼器,以實現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)速的同步檢測,編碼器安裝在掛輪箱內(nèi); (5) 為使加工過程中不超程,縱橫向要安裝行程限位開關(guān); (6) 為實現(xiàn)回參考點的動作,必須在縱橫向安裝接近開關(guān);(7) 縱、橫向齒輪箱和絲杠全部加防護罩,以防臟物、油污和切屑等進入,機床整體也要加裝防護罩,以防止加工過程中的切屑飛濺傷人; (8) 考慮到改造的成本,盡可能采用可靠性高的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。

一、自動車床的數(shù)控改造

1、自動車床工作原理及組成

1）自動車床工作原理：自動車床加工零件時，首先應(yīng)編制零件的加工程序，這是自動車床的工作指令。將加工程序輸入到數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置控制機床主運動的變化、起停，進給運動的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻潤滑的開、關(guān)等動作，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴格的按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作，從而加工出符合要求的零件。

2）自動車床的組成：自動車床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體等四部分組成。

2、設(shè)計內(nèi)容及任務(wù)

　　自動車床6140的數(shù)控改造設(shè)計內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗證、機械改造部分的設(shè)計計算（包括縱向、橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計與計算）、主運動自動變速原理及改造后的機床傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計、機床調(diào)速電動機控制電路的設(shè)計、電磁離合器的設(shè)計計算。。本設(shè)計任務(wù)是對C6140臥式車床進行數(shù)控化改造，實現(xiàn)微機對車床的數(shù)控化控制。利用微機對車床的縱向、橫向進給系統(tǒng)進行數(shù)字控制，并要達到縱向最小運動單位為0.01 /脈沖，橫向最小運動單位0.005 /脈沖，主運動要實現(xiàn)自動變速，刀架要改造成自動控制的自動轉(zhuǎn)位刀架，要能自動的切削螺紋。

3、數(shù)控部分的設(shè)計改造

1）數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定

　　數(shù)控系統(tǒng)按其運動軌跡可分為：點位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。點位控制系統(tǒng)只要求控制刀具從一點移到另外一點的位置，而對于運動軌跡原則上不加控制。連續(xù)控制系統(tǒng)能對兩個或兩個以上坐標方向的位移進行嚴格的不間斷的控制。由于C6140車床要加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。

2）伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計改造

　　自動車床的伺服進給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)控制方案的優(yōu)點是可以達到和好的機床精度，能補償機械傳動系統(tǒng)中的各種誤差，消除間隙、干擾等對加工精度的影響。但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、調(diào)式和維修困難、造價高。半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬，過載能力強，又采用反饋控制，因此性能遠優(yōu)于以步進電動機驅(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng)。但是，采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜，設(shè)計上也要有其自身的特點，技術(shù)難度較大。開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路，因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差，但其結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整，所以常用于精度要求不高的場合。經(jīng)過上序比較，由于所改造的C618車床的目標加工精度要求不高，所以決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。

3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計

　　數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成，硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。

　　數(shù)控裝置的設(shè)計方案通常有：可以全部自己設(shè)計制作，可以采用單板機或STD模塊或工控機改制，可以選用現(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應(yīng)化改動

　　在普通機床的經(jīng)濟型數(shù)控改造中，由于種設(shè)計周期較長且不經(jīng)濟，同時質(zhì)量也難于保證。第二種則更加不經(jīng)濟。所以不課程設(shè)計將采取第三鐘方案。

4、機械改造部分的設(shè)計

1）主傳動部分的改造設(shè)計

　　將原自動車床的主軸電動機換成變頻調(diào)速電動機，無級調(diào)速部分由變頻器控制。將原機床的主軸手動變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機構(gòu)。改造后使其主運動和進給運動分離，主軸電動機的作用只是帶動主軸旋轉(zhuǎn)。

2）進給機構(gòu)的改造

　　將原機床的掛輪機構(gòu)、進給箱、溜板箱、滑動絲杠、光杠等全部拆除。縱向、橫向進給以步進電動機作為驅(qū)動元件經(jīng)一級齒輪減速后，由滾珠絲杠傳動。

3）其它部件的改造

　　刀架部分：拆除原手動刀架和小拖板，安裝由微機控制的四工位電動機刀架，該刀架具有重復(fù)定位精度高、剛性好、使用壽命長、工藝性好等優(yōu)點。