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C6132车床数控化改造设计——（一）
日期：2010年01月07 来源：沈阳第一机床厂 关键字：车床
C6132车床改造属于经济型数控车床的改造，主要针对进给系统进行数控化改造，利用数控系统对纵、横向进给系统进行开环控制，驱动元件采用步进电动机，车床通过步进电动机带动滚珠丝杠转动。摇臂钻床数控化改造后的机床，能对纵向、横向进给运动进行数字控制，并要求达到纵向最小运动单位为0．01mm／脉冲，横向最小运动单位0．005mm／脉冲，刀架为自动转位刀架，经改造后的机床能实现加工外圆、锥度螺纹、端面等的自动控制。数控化改造提高了原机床的生产速度，降低了劳动强度，同时缩短了生产周期，提高了产品质量和生产率。
经数控化改造后的优越性
(1)数控化改造提高了加工精度和生产率。
(2)数控化改造提高了机床的性能和质量，加工出原机床难以加工或者不能加工的复杂轴类零件。 ．
(3)机床数控化改造后可以实现加工的柔性自动化，效率可比原机床提高3倍。
(4)机床数控化改造后拥有自动报警、车床自动监控、自动补偿等多种自检功能，更好地调节了机床加工状态，还可以提示操作者机床摇臂钻床故障或编程错误等机床运行中出现的问题。
设计的内容及任务
机床的数控化改造主要应用了现代成熟的数控技术和经验，以适应生产的具体要求为目的，改变现有机床的结构，给旧机床换上新部件、新装置和新附件，提高现有机床的技术性指标，使之全部或局部达到新数控机床的水平。
这次设计的任务是：数控系统的选型，伺服系统、机械传动系统、电气系统数控化改造和液压部分的维护以及绘制相关图样。要求改造后车床具有一般数控车床的性能，精度要达到纵向最小运动单位为0．01mm／步，横向最小运动单位为0．005mm／步。设计内容包括：数控系统的选型，伺服系统、机械传动系统和电气系统的数控化改造设计，自动回转刀架和编码盘的选型与安装，以及液压系统的清洁与维护。车床数控系统方面，考虑到直流伺服电动机的价格昂贵，采用步进电动机驱动的开环控制系统，而在机械系统的改造方面，采用步进电动机一减速齿摇臂钻床轮一滚珠丝杠螺母副一小滑板的传动方式。
1．总体方案
卧式车床进行数控化改造，可以显著提高机床性能和减轻操作者劳动强度。而合理选择数控系统和改造方案，可保证改造效果和降低成本。考虑具体的改造方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。
C6132车床总体改造方案为：增配车床数控系统，更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动，采用步进电动机驱动进给轴运动，加装编码器，配置自动回转刀架实现自动换刀功能。
具体的改造主要从数控系统的选择、摇臂钻床伺服系统的改造设计，机械结构的改造设计、自动回转刀架的选择设计、编码盘的选用和安装、电气系统的改造设计、车床液压系统的清洁与维护等几个方面来进行，通过改造使其具有数控机床的一般特性。下面就从各个部分来具体阐述这次的设计方案。
2．数控系统的选型
在选择数控系统的型号时，要考虑C6132机床适用于各类机械工厂的单件、中小批量生产使用，加工精度可达IT7级，且要求C6132车床加工复杂零件，所以数控系统选择连续型数控系统，摇臂钻床以满足数控化改造后机床的定位、插补、循环加工和螺纹加工等功能。
国产机床如广州数控设备厂的GSK980TA数控系统，其为两轴联动，功能比较齐全，性能稳定，价格便宜，一般用于经济型的数控机床。选择数控系统时应该尽量向同一个厂家的型号系列靠拢，车床这样既有利于维修和管理，也有利于备件的购买。在改造中可以考虑有类似特点的数控装置。
3．伺服系统的改造设计
在普通机床的数控化改造中一般采用步进电动机和交流伺服电动机。交流伺服电动机调速方便，体积小，目前广泛用于数控机床的传动系统。与步进电动机相比，其精度高、价格昂贵，考虑到改造本身是经济型改造，因此一般选用步进电动机作为驱动装置。车床步进电动机采用脉冲数字信号进行控制，每转一转步距误差自动变为零，能方便地实现调速以及定位，改变各相绕组的接通次序即可实现正反转，摇臂钻床易于控制，且价格低廉，数控车床上大多使用反应式步进电动机。在需要快速移动大距离的条件下，应选择转动惯量小、运行频率高、价格较低的反应式步进电动机。
经过全面考虑，在C6132的数控化改造中，选用反应式步进电动机作为纵向和横向的进给驱动。理由是：该系统控制方便，由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电动机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可以控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。该系统结构简单，易维修，性价比高；考虑改造后的C6132机床精度要求(数控化改造后纵向精度为0.01mm／步，横向精度为0.005mm／步)，加工精度要求不算太高，为了简化结构、降低成本，摇臂钻床车床故选择步进电动机驱动的开环控制系统。
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C6132车床数控化改造设计——（二）
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