CA6140車床數(shù)控化改造解析

1、摘要數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好的解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中的結(jié)構(gòu)復(fù)雜. 精密 . 批量小 . 多變零件的加工問題。 且能穩(wěn)定加工質(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)效率。但數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投入對(duì)企業(yè)來說負(fù)擔(dān)很大。 另一方面， 在國(guó)內(nèi)還有大量的普通機(jī)床, 只需對(duì)其進(jìn)行一些相關(guān)的技術(shù)性改造就可以形成一定生產(chǎn)能力的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。不僅能節(jié)省很大一部分資金，還能提升其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。具有極大的經(jīng)濟(jì)潛力。對(duì)于職業(yè)院校的數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)而言，通過閑置的普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，可盤活資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)優(yōu)化配置，同時(shí)對(duì)教師和學(xué)生而言也是一次很好的學(xué)習(xí)、鍛煉和提高的機(jī)會(huì)。對(duì)推動(dòng)教學(xué)改革、專業(yè)轉(zhuǎn)

2、型和課程開發(fā)都有積極的意義。我院現(xiàn)有閑置的普通車床為云南機(jī)床廠生產(chǎn)的CAY6140-1000， 通過對(duì)該機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)機(jī)械和電氣進(jìn)行數(shù)控化改造，改造后的數(shù)控車床主要用于中小型軸類零件、盤類零件及螺紋的加工。精品文檔第一章數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工作原理1.1 數(shù)控車床工作原理及加工特點(diǎn)以數(shù)字形式進(jìn)行信息控制的機(jī)床稱為數(shù)字控制機(jī)床，簡(jiǎn)稱為數(shù)控機(jī)床。數(shù)字控制系統(tǒng)是相對(duì)于模擬系統(tǒng)而言：數(shù)字控制系統(tǒng)中的信息是數(shù)字量，而模擬 控制系統(tǒng)中的信息是模擬量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，硬件數(shù)控系統(tǒng)已被逐漸淘汰， 取而代之的是計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC系統(tǒng)。圖1-1 數(shù)控車床1 .數(shù)控車床的工作原理數(shù)控車床加工零件時(shí)，首

3、先應(yīng)編制零件的數(shù)控程序，這是數(shù)控機(jī)床的工作指令。 將數(shù)控程序輸入數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的變速、啟停，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的 方向、速度和位移大小，以及其他諸如擇刀、工件夾緊松開和冷卻潤(rùn)滑的啟、停等動(dòng) 作，使刀具與工件及其輔助裝置嚴(yán)格地按照程序規(guī)定的順序、路程和參數(shù)進(jìn)行工作， 從而加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。2 .數(shù)控車床的加工特點(diǎn)3 1)高難度零件加工：“口小肚大”的內(nèi)成型面零件，有僅在普通車床上難以加 工，還難以測(cè)量。4 2)高精度零件加工：高精度零件均可在高精度的特種數(shù)控車床上加工完成。5 3)高效率完成加工：為了提高車削加工的效率，通過增加車床的控制坐標(biāo)軸， 就能在一臺(tái)數(shù)控車

4、床上同時(shí)加工出兩個(gè)多工序的相同或不同的零件，也便于實(shí)現(xiàn)一批 工序特別復(fù)雜零件車削全過程的自動(dòng)化。1.2 數(shù)控車床的組成數(shù)控車床一般由輸入/輸出裝置、CNO置、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置、可編程控制 器及電器控制裝置、輔助裝置、機(jī)床本體和測(cè)量裝置組成。圖 3-1是數(shù)控車床的組成 框圖。其中除機(jī)床本體之外的部分統(tǒng)稱為 CNC(統(tǒng)1迎下載廠-i CNC統(tǒng)操作面根輸及輸出設(shè)備CNC裝置PLC電氣回路輔助裝置主軸伺服單:名一主軸驅(qū)動(dòng)裝置H進(jìn)給伺服單元一進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置圖1-2數(shù)控車床的組成數(shù)控車床各個(gè)方面的性能比普通車床優(yōu)越，如：結(jié)構(gòu)剛性好，能適應(yīng)高速和強(qiáng)力 車削需要；可靠性好能適應(yīng)精密加工和長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作主軸回轉(zhuǎn)

5、精度，直接影響到零 件的加工精度；數(shù)控車床的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌（金屬型），也有新型的滑動(dòng)導(dǎo) 軌（貼塑導(dǎo)軌）。貼塑導(dǎo)軌的摩榛系數(shù)小，耐磨性、耐腐蝕性及吸振性好，潤(rùn)滑條件優(yōu) 越；機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比普通車床簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈短；刀架是數(shù)控車床普遍采用的一種最簡(jiǎn) 單的自動(dòng)換刀設(shè)備；輔助裝置：可配有對(duì)刀儀、位置檢測(cè)反饋裝置、自動(dòng)編程系統(tǒng)及自 動(dòng)排屑裝置等。1 .程序編制及程序載體數(shù)控程序是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件的工作指令。 在對(duì)零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上， 確定零件坐標(biāo)系上的相對(duì)位置，即零件在機(jī)床上的安裝位置；刀具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的 尺寸參數(shù)；以及輔助裝置的動(dòng)作。這樣得到零件的所有運(yùn)動(dòng)、尺寸、工藝參數(shù)等加工 的數(shù)

6、控程序單，編制程序的工作可由人工進(jìn)行，或者在數(shù)控機(jī)床以外用自動(dòng)編程計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)來完成，比較先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，可以在它的數(shù)控裝置上直接編程。編好的數(shù)控程序，存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種存儲(chǔ)載體上，它可以是穿孔 紙帶、錄音磁卡、軟磁盤等，采用那種存儲(chǔ)載體，取決于數(shù)控裝置達(dá)到設(shè)計(jì)類型。2 .輸入裝置它的作用是將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，傳送并存入數(shù)控裝 置內(nèi)。根據(jù)程序存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機(jī)、錄音機(jī)或軟盤驅(qū)動(dòng)器。 有些數(shù)控機(jī)床，不用任何程序存儲(chǔ)器，而是將數(shù)控程序單的內(nèi)容通過數(shù)控裝置上的鍵 盤，用手工的方式（MDI方式）輸入，或者將數(shù)控程序由編程計(jì)算機(jī)由通信的方式傳 到

7、數(shù)控裝置。3 .數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，它接受輸入裝置送來的脈沖信號(hào)，經(jīng)過算術(shù)裝置的 系統(tǒng)軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令控制機(jī)床的精品文檔各個(gè)部分，進(jìn)行規(guī)定的、有序的動(dòng)作。這些控制信號(hào)中最基本的信號(hào)是：經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算決定的各坐標(biāo)軸（即作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的各執(zhí)行部件）的進(jìn)給速度、進(jìn)給方式和位移方向和位移量指令， 送伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 其他還有主運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停信號(hào)；選擇和交換刀具的刀具指令信號(hào)；控制冷卻、潤(rùn)滑的啟停。工件和機(jī)床部件松開、夾緊、分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位等輔助指令信號(hào)等。強(qiáng)電控制裝置是介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的控

8、制系統(tǒng)。其主要作用是接受數(shù)控裝置輸出的主運(yùn)動(dòng)變速、 刀具選擇轉(zhuǎn)換、 輔助裝置動(dòng)作多功能指令信號(hào)，經(jīng)必要的編譯、邏輯判斷、功率放大后直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器、液壓、氣動(dòng)和機(jī)械部件，以完成指令所規(guī)定的動(dòng)作。此外還有開關(guān)信號(hào)經(jīng)它送到控制裝置進(jìn)行處理。4 . 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及位置檢測(cè)裝置伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，并與機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。它根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的速度和位移指令控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。每一個(gè)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件，都配有一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有開環(huán)、 半閉環(huán)和閉環(huán)之分。 在半閉環(huán)和閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，還得使用位置檢測(cè)裝置，間接或

9、直接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際進(jìn)給位移，與指令位移進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理，將其誤差轉(zhuǎn)換放大后控制執(zhí)行部件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。5 . 機(jī)床的機(jī)械部件數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件包括：主運(yùn)動(dòng)部件，進(jìn)給執(zhí)行部件如工作臺(tái)，拖板及其傳動(dòng)部件和床身立柱等支承部件，此外，還有冷卻、潤(rùn)滑轉(zhuǎn)位和夾緊等輔助裝置。數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的組成與普通機(jī)床相似，但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)要求更為簡(jiǎn)單，在精度、剛度、抗震性等方面要求更高，而且傳動(dòng)和變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。3歡迎下載 。精品文檔5迎下載第二章機(jī)床改造的總體方案設(shè)計(jì)2.1 基本思路總體方案內(nèi)容包括：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及 傳動(dòng)方式的確定等。對(duì)于普通車場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造，

10、在考慮總體改造的方案時(shí)， 應(yīng)遵循的基本原則是在滿足改造要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。工三£務(wù)二點(diǎn)一臺(tái)香通苴諧為熱檢機(jī)年圖2-1基本思路圖工作安惇、粗期協(xié)調(diào)2. 2總體方案設(shè)計(jì)1 .主軸系統(tǒng)改造保留了原來的主軸變速箱，不采用變頻器，使用皮帶+主軸+編碼器。該系統(tǒng) 的主軸速度也是有級(jí)調(diào)速，共12個(gè)檔位24級(jí)，速度可以從40rpm到1200rpm,不過 每一檔的速度可以根據(jù)需要通過設(shè)置變頻器來實(shí)現(xiàn)?？梢杂脭?shù)字量控制電機(jī)的正， 反轉(zhuǎn)，停止及各檔速度。本系統(tǒng)采用手工機(jī)械調(diào)速，所有的速度均由G代碼中的S命令來控制。軟件可以讀取 G代碼。2 .進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮到該數(shù)控系統(tǒng)是開環(huán)

11、控制，沒有位置反饋，故進(jìn)給系統(tǒng)盡可能的要減少中 間傳動(dòng)環(huán)節(jié)。本車床的X, Z兩軸進(jìn)給系統(tǒng)去掉了原來的進(jìn)給系統(tǒng)的中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)， 直接采用了伺服電機(jī)+剛性聯(lián)軸器+絲桿的傳動(dòng)方案。保留原來的絲桿，增加少量 的機(jī)械附件，就可安裝伺服電機(jī)及絲桿螺母副。根據(jù)計(jì)算，伺服電機(jī)的扭矩是5 Nm我們選用伺服電機(jī)是 FANU公司的86BYG250C-SAFRBC-0303距角選用0.9/1.8 , 扭矩是7.5Nm=驅(qū)動(dòng)器白型號(hào)是SH20806輸入電壓是45V。3 .刀架結(jié)構(gòu)本次改造仍采用旋轉(zhuǎn)式刀架，拆除原手動(dòng)刀架和小托板，安裝由數(shù)控系統(tǒng)控制 的四工位電動(dòng)刀架，根據(jù)車床的型號(hào)及主軸中心高度，我們將實(shí)訓(xùn)車間的閑置的

12、CAK614嗷控車床上能正常使用的 LD4B-CK614M電動(dòng)刀架，該刀架內(nèi)帶120W/三相 交流異步電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)正轉(zhuǎn)換刀。4 .控制部分中硬件的改造(1) PC機(jī)可采用工控PC機(jī)，可滿足該控制系統(tǒng)的控制要求。(2)運(yùn)動(dòng)控制卡。我們采用了由 ADVANTECH司生產(chǎn)的PCL運(yùn)動(dòng)控制卡。該卡 是一種高速三軸伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡，它有16位的數(shù)字輸入、輸出口，可實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)。因此，它可以滿足車床 X, Z軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)直線，圓弧插補(bǔ)。(3)光電耦合電路是從學(xué)院閑置數(shù)控機(jī)床中拆得的，它的作用是能夠隔離外部 干擾信號(hào)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡的信號(hào)沖擊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(4)機(jī)床本體是由C6140改造而來，拆除原來

13、的光桿，溜板箱等，保留原來的 三爪卡盤等。(5)伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器是采用 FANU公司的。驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓式 45V,考 慮伺服電機(jī)的步距角和絲桿的螺距，本系統(tǒng) X軸的脈沖當(dāng)量是0.00125, Z軸的脈沖 當(dāng)量是0.0025。完全能夠達(dá)到0.005mm的加工精度要求。(6)各種限位開關(guān)，減速開關(guān)，回零開關(guān)均安裝在機(jī)床本體上，限位開關(guān)是起 這硬件硬限位的作用，當(dāng)車床加工工件超出加工范圍時(shí)，車床自動(dòng)停止加工。減速 開關(guān)的作用是當(dāng)車床刀架回零并走到車床零點(diǎn)附近時(shí)，減速開關(guān)被開啟并通知車床 減速走到零位置。5.控制系統(tǒng)的軟件部分 該車床控制系統(tǒng)的軟件部分采用 VC+ + 6.0編寫，該 軟件的加工界

14、面如圖。其功能主要有讀取零件的加工G代碼，編輯和編譯G代碼，仿真加工(包括加工前仿真和與加工同步仿真，回參考點(diǎn)，手工對(duì)刀，加工中斷， 超程軟限位等功能。它可處理進(jìn)給速度，主軸速度及轉(zhuǎn)速方向，刀具信息，M功能等多種加工信息。該軟件的操作平臺(tái)是Windows98該軟件的操作過程是首先讀入*.NC 或* TXT的G代碼文件；然后進(jìn)行編譯，編譯器能給出不符合本軟件的語法錯(cuò)誤提示； 有錯(cuò)誤可也立即修改；然后按照毛胚的實(shí)際尺寸輸入，軟件進(jìn)行加工前仿真。在確 認(rèn)沒有因G代碼引起的加工錯(cuò)誤的情況下，可以開始機(jī)床加工。加工前得首先對(duì)刀， 對(duì)刀的意義在于建立起工件坐標(biāo)與車床坐標(biāo)之間得關(guān)系。加工過程中，軟件界面的

15、狀態(tài)欄還顯示出刀具當(dāng)前的坐標(biāo)，加工狀態(tài)，加工時(shí)間等信息。2 . 3改造要點(diǎn)將學(xué)院實(shí)習(xí)工廠現(xiàn)有一臺(tái)舊車床 CA614改造成接近當(dāng)前數(shù)控車床主流產(chǎn)品技術(shù) 指標(biāo)的使用數(shù)控車床。改造后能實(shí)現(xiàn)車削外圓柱面、圓弧面等回轉(zhuǎn)表面?？v向進(jìn)給精度±0.01mm橫向精度士 0.005mm空載快速進(jìn)給速速V=2m/min,主切削力p=2254N橫向拖板刀架質(zhì)量 W=465.5N大拖板刀架質(zhì)量W=1039N不要求保留原有手動(dòng)操作功能?？刂撇糠忠?運(yùn)動(dòng)可靠，防塵，抗干擾，維修方便。改造成本低。圖2-2 CA6140普通車床精品文檔2.4 改造內(nèi)容改造后的數(shù)控車床應(yīng)當(dāng)把主軸傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分離為兩個(gè)互不相關(guān)的

16、系統(tǒng)，為了便于編程，保證加工精度，要求車床縱向脈沖當(dāng)量為 0.01 ，橫向脈沖當(dāng)量為 0.005 ，那么車床需要改造的部分有：掛輪架系統(tǒng)全部拆去；進(jìn)給齒輪箱箱體內(nèi)的零件全部拆去；溜板箱部分應(yīng)拆去箱體，光桿及操縱桿，并增加支撐架，利用原有絲桿。橫向溜板安裝伺服電機(jī)，并通過傳動(dòng)齒輪將電機(jī)軸與橫向絲杠連接。刀架體應(yīng)安裝縱、橫微調(diào)裝置以供鉸刀使用?？v向絲杠掛腳應(yīng)安裝伺服電機(jī)，并通過傳動(dòng)齒輪與縱向滾珠絲桿連接，伺服電機(jī)與絲桿的連接方式要求連接可靠，傳動(dòng)無間隙，無噪音。對(duì)于電氣部分，選用工控機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路對(duì)縱橫兩個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制，系統(tǒng)中有復(fù)位電路，數(shù)碼顯示器接口電路，光電耦合器等。采用工控機(jī)和伺服電機(jī)

17、驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將整個(gè)控制系統(tǒng)放在控制柜中，由電纜把控制系統(tǒng)和伺服電機(jī)聯(lián)系起來。#歡迎下載 。精品文檔9迎下載第三章 機(jī)械部分改造3 .1主傳動(dòng)的改造主傳動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它的轉(zhuǎn)速高，傳遞功率大，是數(shù)控機(jī)床 的關(guān)鍵部件之一。因此對(duì)它的精度、剛度、噪聲、溫開、熱變形都有嚴(yán)格要求。1 .主傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的主軸部件一般包括主軸、主軸軸承和傳動(dòng)件等。對(duì)于加工中心，主軸 部件還包括刀具自動(dòng)夾緊裝置、主軸準(zhǔn)停裝置和主軸孔的切屑消除裝置。A曲正年駛怕優(yōu)度中蛙酰以利n ,口勝打球曲不的II J 土小徹：?？樟?代酬至力卓導(dǎo)曲水圖3-1數(shù)控機(jī)床主軸軸承的配置形式數(shù)控機(jī)床主軸軸承主要有以下幾

18、種配置形式：(1)前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和 60度角接觸雙列向心推力球軸承，后支 承采用向心推力球軸承，如圖3-1 (a)所示。(2)前支承采用高精度雙列向心推力球軸承，如圖3-1 (b)所示。(3)前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承，如圖3-1 (c) 所示。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)承受主切削力，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度直接影響到機(jī)床的 加工效率，其中主軸部件是保證機(jī)床加工精度和自動(dòng)化程度的主要部件，它們對(duì)數(shù)控 機(jī)床的性能有著決定性的影響。我們?cè)?jì)劃采用變頻驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。后經(jīng)過反 復(fù)討論，認(rèn)識(shí)到改造成本過高，且實(shí)用價(jià)值不大，決定簡(jiǎn)化主傳動(dòng)改造程序，仍保留 原有主軸箱齒

19、輪傳動(dòng)，分為二十四個(gè)檔位，滿足主軸高剛性和大扭矩要求。主軸電機(jī) 從閑置的數(shù)控車床上拆轉(zhuǎn)，在改造過程中由于電機(jī)的帶輪與主軸帶輪不一致，所以必 須重新加工制作一個(gè)新的電機(jī)帶輪。同時(shí)為改造后的車床能夠加工螺紋，在掛輪箱加 裝主軸脈沖編碼器，以實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的同步檢測(cè)。圖3-2主軸改造傳動(dòng)示意圖2 .改造步驟(1)清理、修整主軸箱，查看傳動(dòng)系統(tǒng)是否正常運(yùn)動(dòng)。圖3-3 CA6140主軸箱(2)簡(jiǎn)化改造程序，保留齒輪傳動(dòng)。在掛輪箱加裝主軸脈沖編碼器，以實(shí)現(xiàn)主 軸轉(zhuǎn)速的同步檢測(cè)。3 . 2進(jìn)給傳動(dòng)的改造1 .進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它包括減速齒輪、聯(lián)軸節(jié)、滾珠絲 杠、絲杠支撐、導(dǎo)軌副

20、傳動(dòng)、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的蝸桿蝸輪等機(jī)械環(huán)節(jié)，它們的剛性、 制造精度、摩擦阻尼特性等對(duì)執(zhí)行件能否實(shí)現(xiàn)每一脈沖的微量移動(dòng)有重要影響，另 外，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力矩很大，負(fù)載變化頻繁，故對(duì)剛性也有特殊要求。伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制方式數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。 現(xiàn)在市面上很多改造的車床的加工精度并不是很高，原因是通常的情況下均采用以 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制。因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度 較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。開環(huán)控制多用于負(fù)載變化不大 或要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備中，而我們?yōu)榱耸垢脑旄荏w現(xiàn)水平，將采用伺服電 機(jī)，進(jìn)行半閉環(huán)控制。根據(jù)機(jī)床的切削

21、力、進(jìn)給牽引力選用滾珠絲杠副，經(jīng)穩(wěn)定性及剛度驗(yàn)算，縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)脈沖當(dāng)量確定為& =0.0lmm/step ；橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)脈沖當(dāng)量確定為&=0.005mm/step,均采用一級(jí)變速裝置。在縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造方面 ，拆去原機(jī)床的溜板箱、 光杠與絲杠以及安裝座，配上滾珠絲杠及其相應(yīng)的安裝裝置，在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改 造方面，由于原橫向進(jìn)給的絲杠空間有限，伺服電機(jī)放置機(jī)床左側(cè)。縱向驅(qū)動(dòng)的步進(jìn) 電機(jī)及減速箱安裝在車床的床尾，并不占據(jù)絲杠空間。采用了滾珠絲杠可提高系統(tǒng) 的精度和縱向進(jìn)給整體剛度。2 .改造步驟3 1） Z軸進(jìn)給改造1）維修、清理Z軸進(jìn)給絲杠。使其符合數(shù)控化改造的技術(shù)要求。圖3-

22、4 CA6140進(jìn)給傳動(dòng)圖3-5掛輪箱2）拆掛輪箱擋板。3）改造掛輪箱（由于掛輪箱與機(jī)床床身是焊接件，如將掛輪箱全部拆去，工作 量很大，實(shí)在不易，故將掛輪箱中的部分齒輪進(jìn)行了拆除，在不影響伺服電機(jī)帶動(dòng)Z軸的傳動(dòng)的前提對(duì)其進(jìn)行了改造。）圖3-6拆卸掛輪箱圖3-7傳動(dòng)花鍵4）在Z軸傳動(dòng)軸中加花鍵軸。5）將帶輪加以設(shè)計(jì)改造，使之能和花鍵連接。圖3-8剛性聯(lián)軸器圖3-9帶輪與花鍵配合6）將帶輪裝配在花鍵上，確保其同軸度7）將伺服電機(jī)裝配在固定板上，并將固定板裝配在主軸箱的左側(cè)。將伺服電機(jī) 的帶輪和花鍵上的帶輪用皮帶連接好，試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保無誤。圖3-10加裝伺服電機(jī)4 2） X軸進(jìn)給改造1）測(cè)繪X軸絲杠圖

23、3-11清洗絲杠圖3-12測(cè)繪絲杠2）由于伺服電機(jī)安裝位置為X軸的后方，而原車床絲杠的力矩傳動(dòng)來源于前方, 故在改造過程中，凸顯絲杠長(zhǎng)度不夠。3）設(shè)計(jì)改造方案（利用 UG軟件，設(shè)計(jì)出一套改造方案，重新制作一根軸，與 原絲杠配合，延長(zhǎng)其長(zhǎng)度，并和帶輪配合。）圖3-13設(shè)計(jì)延長(zhǎng)軸精品文檔1皎迎下載4）加工制作延長(zhǎng)軸，達(dá)到尺寸要求圖3-14制作延長(zhǎng)軸圖3-15制作剛性聯(lián)軸器5）設(shè)計(jì)并加工制作剛性聯(lián)軸器，確延長(zhǎng)軸能與絲杠同軸6）裝配延長(zhǎng)軸與聯(lián)軸器，并將帶輪裝配至合理位置。圖3-16延長(zhǎng)軸與帶輪的裝配7）絲杠與延長(zhǎng)軸連接裝配，并將電機(jī)支承座安裝上圖3-17連接絲杠與延長(zhǎng)軸圖3-18裝支承座8）將壓力軸承

24、和帶輪安裝在延長(zhǎng)軸端部，調(diào)試好帶輪位置9）拆數(shù)控車床上X軸上伺服電機(jī)。圖3-19選擇伺服電機(jī)圖3-20伺服電機(jī)與絲杠的裝配精品文檔10)將伺服電機(jī)裝至支承座上。調(diào)試好皮帶輪位置，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常。5 . 3刀架的改造1、刀架結(jié)構(gòu)和改造思路拆除原手動(dòng)刀架和小托板，安裝由數(shù)控系統(tǒng)控制的四工位電動(dòng)刀架，根據(jù)車床 的型號(hào)及主軸中心高度，我們將實(shí)訓(xùn)車間的閑置的 CAK614嗷控車床上能正常使用 的LD4B-CK6140a電動(dòng)刀架，該刀架內(nèi)帶120W三相交流異步電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)正轉(zhuǎn) 換刀，內(nèi)置的4個(gè)霍爾元件檢測(cè)刀位位置，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)完成刀具定位鎖緊，安裝時(shí), 先拆除車床上的小拖板，置刀架于中拖板上，卸掉電機(jī)風(fēng)罩，

25、逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)， 使刀架轉(zhuǎn)動(dòng)45o左右，裝上螺釘，然后固定刀架即可，安裝必須注意兩點(diǎn)：電動(dòng) 刀架的兩側(cè)與原車床縱、橫進(jìn)給方向平行。電動(dòng)刀架裝的位置不能過高，以免裝 刀后，刀尖中心高于工件中心。2、改造步驟(1)清理、修整普通車床刀架圖3-21 CA6140方刀架圖3-22拆除方刀架1挈迎下載(2)拆除原有舊刀架。并在溜板上鉆孔，(3)將四方刀架裝至溜板上，注意刀架的兩側(cè)與原車床縱、橫進(jìn)給方向平行 且高度不能高于卡盤中心。圖3-23裝電動(dòng)刀架第四章電氣部分改造4.1電氣控制系統(tǒng)改造將普通車床改造成數(shù)控車床后，原普通車床電氣控制系統(tǒng)主電路部分可以視具體情況保留，但是控制電路必修更換，采用數(shù)控系

26、統(tǒng)進(jìn)行控制。具體選用FANU嗷控系統(tǒng)進(jìn)行控制。1.電氣控制系統(tǒng)連接(1)主軸電氣連接圖4-1主軸電氣連接圖(2)數(shù)控系統(tǒng)連接精品文檔1率迎下載i/UhRMFM18rp toAPL UG 11PL UG2MCPJPL匚戶北?530故障設(shè)置板LPtO7JDaJDMf9M20機(jī)床側(cè)(1R- C 1(Groptstrs Caret!Mf-MCCXJDM3孫MJJD-JLFM26ID-CPA 7力Mb M- ；?AXE 一占 fAXf-JS 1A店？上3CHPOWR SUPPt. YCAPEP2DC 34 / IDKM2P 5""ft- FCPITI匚CN1-0LKM1 CR T/M

27、D1CN2顯示屏及MD腔制面板-cTW-P :皆串口5產(chǎn)伙口 UNIT變頻器電池£| Batrery手脈口匚JDAt 小，”游由伺服電*口才?，機(jī)/編碼器法由伺服電DD與匚At Mofar_rr s機(jī)/編碼器與匚國(guó)f fr白廠有由伺服電JDDLz 0中事機(jī)/編碼器j$ie * *舊C js/a 尸心”1tJtWkE盯匚$岫 皚CN(fe源開關(guān)一:SB1f SB21-L.U8 VS(200/220V AC) G(P£)ONOFFIDX、Y、Z軸伺服放大器(CX11-4)和JX5圖4-2數(shù)控系統(tǒng)連接圖(3)伺服系統(tǒng)連接精品文檔1印迎下載 r抻J(V|_1 111 11 111

28、11443I。我懸1J111L-3i *t瞬*小扉心Vftt-tEMM g+lR J-1q 口-73班 f也y- f?bh1行 加i10”f-pF"L一_ ,_rv(也1111MmiMF3W的 vr£。心©國(guó)|.三:；-不C2)嗡G股軍w=。手113.三幅.強(qiáng)乙侔蟠_J111磔qb os a， -o©匚他FJ t37,i,rr*i1g雨O值E總站/理eAM到dw曲 A-ov*0 FE 與 24 三宅T評(píng)盤橫安岬tm*EJW.pHnq瞳桃Li-口利w附g町O1 0?O* 0ELHI9一-rj d*“M* CT " MM可*白 才OnjMM*?oJ

29、 a寫啜1胃a*w*冷F脂同費(fèi)目機(jī)Yu£更何利里T-圖4-3伺服系統(tǒng)連接圖(4)主軸電氣設(shè)計(jì)、改造 因改造后無主軸編碼器,主軸定向是對(duì)主軸位置的簡(jiǎn)單控制， 使主軸和電機(jī)之間齒輪比為1:1 ,通過修改PMC?序使主軸與進(jìn)給軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。精品文檔4.2 PMC程序設(shè)計(jì)與調(diào)試在數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)中除進(jìn)給軸有 CNC空制外，其它輔助功能包括主軸電機(jī) 均由PMGS行控制。1.存儲(chǔ)卡格式PMC的轉(zhuǎn)換通過存儲(chǔ)卡備份的 PMC梯形圖稱之為存儲(chǔ)卡格式的 PMC （Memory card format file ）。由于其為機(jī)器語言格式，不能由計(jì)算機(jī)的 Ladder 3直接識(shí)別和讀取并進(jìn)行 修改和編輯，

30、所以必須進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。同樣，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上編輯好的PMC程序也不 能直接存儲(chǔ)到M-CARDt,也必須通過格式轉(zhuǎn)換，然后才能裝載到CNC中。M-CARD&1）運(yùn)行LADDERI軟件, 類型相同的空文件。式（.00 1 ） 計(jì)算機(jī)格式（.LAD）在該軟件下新建一個(gè)類型與備份的 M-CAR曲式的PMC程序圖4-5新建文件2）選擇FILE中的IMPORT（即導(dǎo)入M-CAR陰式文件），軟件會(huì)提示導(dǎo)入的源文件格 式，選擇M-CARD格式即可。17«迎下載圖4-6導(dǎo)入M-CARD格式文件3）在LADDER!軟件中打開要轉(zhuǎn)換的 PMC程序，再選擇 FILE 中的EXPORT圖4-7打開要轉(zhuǎn)換的

31、PMC程序精品文檔1/迎下載圖4-8選擇FILE 中的EXPORT4）改造后的PMC?序RCiTAF'iMIOilTFiliFC 11 -r.ii irMManR11R 1 lM7 FSIFRASR VAMFIMMFr.iF ir-JFOi NH舊口 i41170 if»>-r.Ei iFC" nJ-圖4-9改造后的PMW序精品文檔第五章系統(tǒng)與參數(shù)調(diào)試及結(jié)論5.1硬件連接簡(jiǎn)要介紹0IC/0I Mate TC 的系統(tǒng)與各外部設(shè)備（輸入電源，放大器，I/O等） 之間的總體連接，放大器（a i系列電源模塊，主軸模塊，伺服模塊，B is系列放大 器,B iSVPM之間

32、的連接以及和電源，電機(jī)等的連接，和 RS232C設(shè)備的連接。最后 介紹了存儲(chǔ)卡的使用方法（數(shù)據(jù)備份，DNC加工等）。目前北京FANUCB廠的0iC/0i-Mate-C 包括加工中心/銃床用的0IMC/0i-Mate-MC和車床用的0iTC/ 0i-Mate-TC ,各系統(tǒng)一般配置如下:系統(tǒng)型號(hào)用于機(jī)床放大器電機(jī)0 iC最多4軸0 iMC加工中心，銃床ai系列的放大器a i, a Is系列0 iTC車床ai系列的放大器a i, a Is系列0i Mate C最多3軸；0 i Mate MC加工中心，銃床3i系列的放大器3 i, 3 1s系列0 i Mate TC車床Bi系列的放大器Bi, 3 I

33、s系列表5-11.硬件安裝和連接（1）在機(jī)床不通電的情況下，按照電氣設(shè)計(jì)圖紙將 CRT/MDI單元，CNC主機(jī)箱，伺 服放大器，I/O板，機(jī)床操作面板，伺服電機(jī)安裝到正確位置。（2）基本電纜連接惋樵4:悟2.伺服、主軸放大器的連接JJD主鞋歸窗立曰"域口1*推主沿飛問號(hào)! ' IA> M 'V 八3OTV 可PSMFITHIT1即迎下載圖5-2伺服、主軸放大器的連接圖精品文檔1.1 I/O 連接I/O 分為內(nèi)置I/O 板和通過I/O Link 連接的I/O 卡或單元，包括機(jī)床操作面 板用的I/O 卡、分布式I/O 單元、手脈、PMM等。TfiB球沖廈生耦鼻手3忖

34、1.2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置1、基本參數(shù)設(shè)定上電全消當(dāng)系統(tǒng)第一次通電時(shí)，最好是先做個(gè)全清（上電時(shí)，同時(shí)按MDI面板上RESET+DEL） 全清后一般會(huì)出現(xiàn)如下報(bào)警：100參數(shù)可輸入?yún)?shù)寫保護(hù)打開（設(shè)定畫面第一項(xiàng)PWE=D o 506/507硬超程報(bào)警梯形圖中沒有處理硬件限位信號(hào)，設(shè)定 3004#50TH可消除。417伺服參數(shù)設(shè)定不 正確，重新進(jìn)行設(shè)定伺服參數(shù)，進(jìn)行伺服參數(shù)初始化。5136 FSSB電機(jī)號(hào)碼太小 FS設(shè)定沒有完成或根本沒有設(shè)定（如果需要系統(tǒng)不帶電機(jī)調(diào)試時(shí)，把1023設(shè)定為-1, 屏蔽伺服電機(jī)，可消除5136報(bào)警）。（2）伺服FSSB設(shè)定和伺服參數(shù)初始化1）參數(shù)1902的位0 = 02）在

35、放大器設(shè)定畫面，指定各放大器連接的被控軸的軸號(hào)（1 , 2 , 3等）3）按SETING軟鍵。（若顯示警告信息，請(qǐng)重新設(shè)定）。4）在軸設(shè)定畫面上，指定關(guān)于軸的信息，如分離型檢測(cè)器接口單元的連接器號(hào)。5）按SETING鍵（若顯示警告信息，重復(fù)上述步驟）。此時(shí)，應(yīng)關(guān)閉電源，然后開機(jī), 6）如果沒有出現(xiàn)5138報(bào)警，則設(shè)定完成。7）首先把3111#0 SVS設(shè)定為1顯現(xiàn)伺服設(shè)定和伺服調(diào)整畫面。 翻到伺服參數(shù)設(shè)定 畫面，如下圖示，設(shè)定各項(xiàng)（如果是全閉環(huán)，先按半閉環(huán)設(shè)定）何或塾訓(xùn)t參數(shù)：“送上«00»00tif蝴生3000洲型IT砧位t01234 NliJ4S3 5 0 IOI 2

36、3 4-6 圣瞥修：警警 4X JJ. ISA Ji Jh._»- 英 第1卜史生聰a axofooo OXOCOO0 ItXXKMO oocooooo wcoa 叩 制9 9 麗 10k,i 10019迎下載圖5-5參數(shù)設(shè)定圖（3）主軸設(shè)定在4133修數(shù)中輸入電機(jī)代碼，把4019#7設(shè)定為“1”進(jìn)行自動(dòng)初始化。斷電再上 電后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加載部分電機(jī)參數(shù)，如果在參數(shù)手冊(cè)上查不到代碼，則輸入最接近 的電機(jī)代碼，初始化后根據(jù)主軸電機(jī)參數(shù)說明書的參數(shù)表對(duì)照一下，有不同的部分加以修改，（沒有出現(xiàn)的不用更改）。修改后主 軸初始化結(jié)束。設(shè)定相關(guān)的電機(jī)速度 （3741, 3742, 3743等）參

37、數(shù)，在MDI畫面 輸入“ M03S1”檢查電機(jī)的運(yùn)行情況是 否正常。（4）其他參數(shù)的設(shè)定。 包括運(yùn)行速度，到位寬度，力口、減速時(shí)間常數(shù)，軟限位、運(yùn)行、 停止時(shí)的位置偏差，和顯示有關(guān)的參數(shù)等。1.3 伺服參數(shù)調(diào)整系統(tǒng)連接并通電運(yùn)行后，進(jìn)行伺服參數(shù)調(diào)整，包括基本伺服參數(shù)的設(shè)定以及按機(jī) 床的機(jī)械特性和加工要求進(jìn)行的優(yōu)化調(diào)整，如果是全閉環(huán)，要先按照半閉環(huán)情況設(shè)定 （參數(shù)1815#1 ,伺服參數(shù)畫面的N/M,位置反饋脈沖數(shù)，參考計(jì)數(shù)器容量）,調(diào)整正 常 后再設(shè)定全閉環(huán)參數(shù)，重新進(jìn)行調(diào)整。以下就這幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。1 .硬件基本連接精品文檔2 .基本參數(shù)設(shè)定（FSSB。 參數(shù)1023設(shè)定為1; 2。對(duì)應(yīng)光

38、纜接口 X,Y軸。參數(shù)1902的#0 = 0 ,伺服FSSB參數(shù)自動(dòng)設(shè)定。（AMP ） （ AXIS ）（MAINTE）（1 08叩）J圖5-7基本參數(shù)設(shè)定圖（2）在FSSB設(shè)定畫面，指定各放大器連接的被控軸的軸號(hào)（1, 2, 3等）。（3）在CUR下面會(huì)顯示放大器的電流（如 40A）,如果沒有或顯示-,則檢查伺服放大 器電源是否正常或光纜的連接是否正確。（4）按SETING軟鍵。（若顯示報(bào)警信息，請(qǐng)重新設(shè)定）fAtfPLm W TTTTNaOkCM If00$01ND.與HR THEUN工匚Cora.SJ.1 5 NMEAlCt4UAL|Q 工一AMHflgVMLAT r-|iHVM4 11

39、y s4aSTM3 1A4二&人-M飆百¥K4 IA、K7A4-L11BVU2A M«CMKExntftTrPRRE TDEk0 0 70 CTUZjZOB=JLIES|也£MDI 餐a * -a* 4 4t sjhpJ： t«« 11WiEMTE1 t3皿 J圖5-8基本參數(shù)設(shè)定圖（5）在軸設(shè)定畫面上，指定關(guān)于軸的信息，如分離型檢測(cè)器接口單元的連接器號(hào)。（6）按SETING鍵（若顯示警告信息，重復(fù)上述步驟）。此時(shí)，應(yīng)關(guān)閉電源，然后開 機(jī), 如果沒有出現(xiàn)5138報(bào)警，則設(shè)定完成（7）按下AXIS（軸）上述的M1,M2表示全閉環(huán)的接口所連接的插座對(duì)應(yīng)的軸，比如:M