车床数控改造.doc

1、三、CA6140型车床的控制线路 CA6140型车床的电气原理图如图82所示，图中M1为主轴及进给电动机，拖动主轴和工件旋转，并通过进给机构实现车床的进给运动；M2为冷却泵电动机，拖动冷却泵输出冷却液；M3为溜板快速移动电动机，拖动溜板实现快速移动。 1、主轴及进给电动机M1的控制 由启动按钮SBl、停止按钮SB2和接触器KM1构成电动机单向连续运转启动一停止电路。按下SB1 线圈通电并自锁 M1单向全压启动，通过磨擦离合器及传动机构拖动主轴正转或反转，以及刀架的直线进给。 停止时，按下SB2 KM1断电 M1自动停车。2、冷却泵电动机M2的控制M2的控制由KM2电路实现。主轴电动机启动之后，

2、KM1辅助触点(911)闭合，此时合上开关SA1 KM2线圈通电 M2全压启动。停止时，断开SA1或使主轴电动机M1停止，则KM2断电，使M2自由停车。 3、快速移动电动机 M3的控制 由按钮SB3来控制接触器KM3，进而实现M3的点动。操作时，先将快、慢速进给手柄扳到所需移动方向，即可接通相关的传动机构，再按下SB3，即可实现该方向的快速移动。 4、保护环节 (1)电路电源开关是带有开关锁SA2的断路器QS。机床接通电源时需用钥匙开关操作，再合上QS，增加了安全性。当需合上电源时，先用开关钥匙插入SA2开关锁中并右旋，使QS线圈断电，再扳动断路器QS将其合上，机床电源接通。若将开关锁SA2左

3、旋，则触头SA2(0313)闭合，QS线圈通电，断路器跳开，机床断电。(2)打开机床控制配电盘壁龛门，自动切除机床电源的保护。在配电盘壁龛门上装有安全行程开关SQ。，当打开配电盘壁龛门时，安全开关的触头SQ2(0313)闭合，使断路器线圈通电而自动跳闸，断开电源，确保人身安全。（3）机床床头皮带罩处设有安全开关SQ1，当打开皮带罩时，安全开关触头SQ1（031）断开，将接触器KM1、KM2、KM3线圈电路切断，电动机将将全部停止旋转，确保了人身安全。（4）为满足打开机床控制配电盘壁龛门进行带电检修的需要，可将SQ2安全开关传动杆拉出，使触头（0313）断开，此时QS线圈断电，QS开关仍可合上。

4、带电检修完毕，关上壁龛门后，将SQ2开关传动杆复位，SQ2保护作用照常起作用。（5）电动机M1、M2由FU热继电器FR1、FR2实现实现电动机长期过载保护；断路器QS实现电路的过流、欠压保护；熔断器FU、FU1至FU6实现各各部分电路的短路保护。此外，还设有EL机床照明灯和HL信号灯进行刻度照明。CA6140车床的主要用途：主要用于加工各种回转表面【占机床总量的20%50%】，大概分为：内外圆柱面、圆锥面、成形回转面、端平面。它广泛用于单件小批量生产的轴、套、盘类零件上的回转表面。1、内外圆柱面、圆锥面、成形回转面。2、端面、环槽、切断。3、标准和非标准米制、英制、模数、大导程螺纹。4、钻、扩

5、、铰孔、攻丝、套丝。5、滚压、滚花。一：CA6140型普通车床的传动系统分析机床的传动系统时，应根据被加工工件的形状确定机床需要哪些运动，实现各个运动的执行件和运动源是什么，进而分析机床需要有哪些传动链。方法是：首先找到传动链所联系的两个端件(运动源和某一执行件，或者一个执行件和另一执行件)，然后按照运动传递顺序从一个端件向另一端件依次分析各传动轴之间的传动结构和运动传递关系，查明该传动链的传动路线以及变速、换向、接通和断开的工作原理。机床运动计算按每一传动链分别进行，一般步骤为：(1)确定传动链的两端件，如电动机主轴，主轴刀架等；(2)根据传动链两端件的运动关系，确定它们的计算位移，即在指定

6、的同一时间间隔内两端件的位移量。例如，车床螺纹进给传动链的计算位移为：主轴转一转，刀架移动工件螺纹一个导程L(单位为mm)；(3)根据计算位移以及相应传动链中各个顺序排列的传动副的传动比，列写运动平衡式；(4)根据运动平衡式，计算出执行件的运动速度(转速、进给量等)或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所需采用的配换齿轮齿数，或确定对其他变速机构的调整要求。图2.4为CA6140型卧式车床的传动系统图，它是反映机床全部运动传递关系的示意图。图2.4 CA6140型卧式车床的传动系统图 1外联系传动链 联系运动源与执行件的传动链，称为外联系传动链。它的作用是使执行

7、件得到予定速度的运动，并传递一定的动力。此外，还起执行件变速、换向等作用。外联系传动链传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工表面的形状。因此，外联系传动链不要求两末端件之间有严格的传动关系。如卧式车床中，从主电动机到主轴之间的传动链，就是典型的外联系传动链。2螺纹进给传动链车削螺纹时，主轴回转与刀具纵向进给必须保证严格的运动关系：主轴每转一转，刀具移动一个螺纹导程。其运动平衡式为：式中：螺纹导程，mm； 指主轴每转一转；主轴至丝杠之间的总传动比； 机床丝杠导程，mm。要车削不同标准和不同导程的螺纹，只需改变传动比，即改变传动路线或更换齿轮。CA6140型卧式车床可车削公制、英制、模

8、数、径节4种螺纹，也可车大导程、非标准及较精密螺纹，或上述各种左、右螺纹。数控机床的进给传动系统数控车床进给系统是指能分别沿着X向和Y向做进给运动的系统，是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选

9、取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 数控机床的进给传动系统负贵接受数控系统发出的脉冲指令，并经放大和转换后驱动机床运动执行件实现预期的运动。 进给传动系统包括减速齿轮、联轴器、滚珠丝杠螺母副、丝杠支承、导轨副、传动数控回转工作台的蜗杆蜗轮等机械环节。数控机床对进给系统的要求 数控机床的主运动多以提供主切削运动为目的，其代表的是生产率。而进给运动是以保证刀具相对位置关系为目的的，被加工工件的轮廓精度和位置精度都要受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的直接影响。不论是点位控制还是连续控制，其进给运动都是数宇控制系统的直接控制对象。数控系统的选

10、择 随着市场需求的多样化，机床制造商往往提供同一种机床可配置多种数控装置的选择或数控系统中多种选择功能的选择。机床制造商提供的普通车床配置的数控系统分为主流系统及可适应的系统。加工中心主流系统相对来说技术成熟性好一些，但对使用用户有技术要求，例如对名牌系统的质量追求、希望在国内有较好的售后技术条件、在用户单位使用的数控系统相对集中在几家。在可供选择的系统中性能高低差别很大，直接影响到设备价格构成，因此不能片面追求高水平、新系统，而应以满足主机性能为主，对系统性能和价格等作一个综合分析，选用合适的系统。目前世界上比较著名的数控系统有日本FANUC、德国SINUMERIK、法国NUM、意大利FID

11、IA、西班牙FAGO等。各大机床制造厂商也有自己的一些系统，如MAZAK、OKUMA等。国内也有中国航天机电集团；加工中心华中理工大学、南京大方集团、普通车床北京凯奇北方电气技术有限公司供应商，每家公司也都有一系列的各种规格的产品。用户选择系统的基本原则是：性能价格比要高、购后的使用维护要方便、系统的市场寿命要长等。综合考虑性价比，在充分调研比较的基础上并根据改造的目的，本方案选用南京江南机床数控工程公司的JN一15T型数控系统，该系统具有功能强、可靠性高、操作方便、结构紧凑，经济性好的优点，且具有图形编程、图形仿真、螺距补偿、用户面板等模块。 JN一15T型数控系统是用步进电动机驱动和控制机

12、床拖板运动的数控系统，该系统具有价格便宜，操作简单，维修方便等优点。同样它的缺点也是很明显，驱动力矩小，容易丢步，故障率高。针对上述缺点，在改造中采取措施，尽量减小驱动拖板的力矩，从而保证了步进电动机不丢步，改造后的机床加工零件质量稳定。 2纵向进给系统的改造 拆去原机床的溜板箱、光杠、丝杠及安装座，普通车床配上滚珠丝杠及相应的安装装置。加工中心将步进电动机装在三杠支架右侧，把滚珠丝杠的右侧通过连接套与步进电动机输出轴连接。 纵向脉冲当量：001mm脉冲；进给速度：63000mmmin；步距角db：06步；行程乙二650mm；丝杠螺距户；6mm。 选用JBF8型步进电动机，减速比54，保持转矩

13、1225N?m。JBF系统齿轮减速步进电动机是专为机床微机系统配套的电动机，是在110BF反应式步进电动机的基础上加上齿轮减速装置组成的，适用于数控系统。步进电动机经无间隙联轴器与滚珠丝杠副相连，将拖动转矩传给滚珠丝杠副，带动中滑板沿纵向往复运动。滚珠丝杠用WL2004。 滚珠丝杠采用可预紧安装方式，以减小或消除因丝杠重力而产生的弯曲变形，加工中心使丝杠拉压刚度有较大提高，丝杠不会因发热而伸长。 3横向进给系统的改造 拆除原来的横向丝杠，换上滚珠丝杠，滚珠丝杠导程户：5mm；普通车床将横向步进电动机与滚球丝杠连接。该滚珠丝杠的步距角声：036*；进给速度ox：31500mmmin。 选用JBF

14、3型齿轮减速步进电动机，保持转矩1637N?m，选择减速比为512。JBF系统齿轮减速步进电动机是专为机床微机系统配套的电动机，是在110BF反应式步进电动机的基础上加上齿轮减速装置组成的，适用于数控系统。脉冲当量0005mm步，通过无间隙联轴器与滚珠丝杠WL4006相连。 4对车床导轨和床鞍配合滑动面的改造 在对原C620车床导轨的改造中，考虑到数控车床对导轨精度和导轨摩擦因数的要求，对原车身的铸铁导轨和床鞍上的相配合面进行以下改造：第一，刮研原导轨，达到平面度0011000精度；加工中心第二，采用粘贴聚四氟乙烯软带对床鞍的配合面进行工艺改造，达到减少摩擦力，特别是使动、静摩擦因数接近，达到

15、床鞍移动时低速无爬行，抗啮合性和耐磨性好的要求。在经过刮研后，导轨与床鞍配合精度达到要求，普通车床并根据GBT 40201997卧式车床精度检验标准中G2项检验，达到了在水平面内溜板移动的直线度002的标准。 5电动刀架的改造 1)采用常州产的LD4BCK6140电动刀架。 2)拆去小滑板，将刀架置于车床中滑板上，逆时针方向转动电动机，使上刀体转45左右时，即可露出安装孔，然后固定刀架，并用垫板来调整其中心高。 3)使用前应试运转，运转时要达到轻松灵活、无噪声的要求。 6主轴脉冲发生器的安装 1)主轴脉冲发生器的安装是为了车螺纹，要求它与主轴转速严格同步。数控装置从主轴脉冲发生器中取出与螺距相应的脉冲数，加工中心使主轴旋转角度与进给量保持一定关系，普通车床确保螺距正确性。螺纹切削时的传动路线为：主轴一齿轮副一脉冲发生器一数控装置一步进电动机一纵横向进给机构。 2)设计、安装与主轴转速1：1的轴并安装脉冲编码器。 3)主轴脉冲发生器选用2400线。 7丝杠及导轨的自动润滑 自动润滑装置选用南京贝奇公司TMD一5C型电动润滑泵。该装置采用微型同步电动机和机械减速机构驱动，结构紧凑，其注油量可在05-50mL范围内调节，普通车床注油周期可在6145min内选择，加工中心能够保证机床具有好的润滑状态。