普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

汪 勇

（南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，210023）

普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

汪 勇

（南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，210023）

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，原有的普通車床設(shè)計(jì)形式已經(jīng)無(wú)法滿足企業(yè)實(shí)踐生產(chǎn)需求，因而在此背景下，為了達(dá)到良好的生產(chǎn)狀態(tài)，要求相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)致力于普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，繼而由此達(dá)到車床改造目標(biāo)，且為企業(yè)實(shí)踐生產(chǎn)行為的展開提供有利的基礎(chǔ)條件。本文從立式車床總體改造方案分析入手，并詳細(xì)闡述了普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，旨在其能推動(dòng)當(dāng)前車床加工產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

普通立式車床；數(shù)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1 立式車床總體改造方案

1.1 改造步驟

在立式車床總體改造過(guò)程中首先要求相關(guān)技術(shù)人員在改造行為開展過(guò)程中應(yīng)深化自身對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)、機(jī)械精度及外圍設(shè)置等的認(rèn)知程度，并基于結(jié)構(gòu)信息掌控的基礎(chǔ)上確定具體改造部分，即控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或者測(cè)量系統(tǒng)等等，同時(shí)在確定改造任務(wù)后核算所需投入的經(jīng)費(fèi)數(shù)目，繼而由此選擇適宜的立式車床改造形式。其次，在立式車床改造過(guò)程中依據(jù)具體的改造狀況強(qiáng)化電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、PLC程序編制、機(jī)械設(shè)計(jì)等改造行為的展開也是非常必要的，為此，相關(guān)技術(shù)人員在實(shí)際工作開展過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)此問(wèn)題的重視程度。再次，在立式車床改造工作開展過(guò)程中應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)安裝、調(diào)試、驗(yàn)收工作環(huán)節(jié)的展開，以此來(lái)保障改造環(huán)節(jié)的合理性。

1.2 數(shù)控系統(tǒng)

在立式車床數(shù)控系統(tǒng)改造過(guò)程中要求相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)依據(jù)車床實(shí)際功能需求及經(jīng)濟(jì)成本因素選擇適宜的數(shù)控系統(tǒng)。例如，SIEMENS、日本的FANUC數(shù)控系統(tǒng)等，繼而由此來(lái)保障車床產(chǎn)品加工行為的有序展開。同時(shí)，在數(shù)控系統(tǒng)選擇過(guò)程中基于主流數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)、功能等掌控的基礎(chǔ)上來(lái)開展相應(yīng)的系統(tǒng)選擇行為是非常必要的。例如，某企業(yè)基于結(jié)合自身其他設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)使用情況的基礎(chǔ)上選用了FANUCOi-TD系統(tǒng)，最終由此滿足了自身產(chǎn)品加工條件。FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中以串行I/O數(shù)據(jù)口形式達(dá)到了系統(tǒng)控制目標(biāo)，同時(shí)基于此，該系統(tǒng)在實(shí)踐運(yùn)行過(guò)程中逐漸凸顯出模塊化結(jié)構(gòu)、高集成度、產(chǎn)品應(yīng)用范圍較廣的優(yōu)勢(shì)，因而在普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)改造過(guò)程中可強(qiáng)調(diào)對(duì)其的合理運(yùn)用。

1.3 機(jī)械改造方案

在普通立式車床改造過(guò)程中機(jī)械改造方案的實(shí)施應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：第一，由于變頻調(diào)速控制的交流主軸電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中逐漸凸顯出起動(dòng)性能好及調(diào)速性能好的優(yōu)勢(shì)，因而在機(jī)械改造過(guò)程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)其的合理運(yùn)用。此外，變頻調(diào)速控制的交流主軸電機(jī)中監(jiān)視、控制等功能均是由微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)機(jī)械改造目標(biāo)可在一定程度上便于相關(guān)工作人員開展相應(yīng)的產(chǎn)品加工及機(jī)械控制行為，并就此形成高效率的機(jī)械改造目的；第二，在機(jī)械改造過(guò)程中要求相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)注重結(jié)合機(jī)床驅(qū)動(dòng)配置方式不同的特點(diǎn)，以此來(lái)達(dá)到最佳的機(jī)械改造狀態(tài)，且就此滿足產(chǎn)品加工需求。從以上的分析中即可看出，在普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中改造機(jī)械方案也是非常必要的，因而應(yīng)強(qiáng)化對(duì)其的有效落實(shí)。

2 普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

連續(xù)工作特性區(qū)、斷續(xù)工作特性區(qū)、加減速工作特性區(qū)是直流伺服電機(jī)的重要區(qū)域組成部分，且當(dāng)其處在連續(xù)工作狀態(tài)時(shí)將呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)矩輸出恒定的特點(diǎn)，因而在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注重結(jié)合其特性，保障電機(jī)由最高轉(zhuǎn)速nmax變換為特定轉(zhuǎn)速nj，最終由此達(dá)到傳遞全部功率的機(jī)床加工狀態(tài)。此外，為保障車床加工的合理性，在本次立式車床改造過(guò)程中倡導(dǎo)了大功率、大轉(zhuǎn)矩的改造形式，且基于將主軸最高轉(zhuǎn)速控制在150r/min，最低轉(zhuǎn)速控制在5r/min，計(jì)算轉(zhuǎn)速控制在10r/min的基礎(chǔ)上達(dá)到了車床改造目標(biāo)，同時(shí)最終由此實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)扭矩為：Mn=9500/ nj的運(yùn)行狀態(tài)，滿足了機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件。另外，此次在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中將直流電機(jī)額定轉(zhuǎn)速設(shè)定為1000r/ min，繼而由此達(dá)成了主傳動(dòng)方式的改造目標(biāo)。

2.2 驅(qū)動(dòng)軸電機(jī)匹配設(shè)計(jì)

在驅(qū)動(dòng)軸電機(jī)匹配設(shè)計(jì)過(guò)程中強(qiáng)化對(duì)已知參數(shù)的設(shè)定是非常必要的，因而在此次普通立式機(jī)床改造過(guò)程中相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合車床實(shí)際性能需求將已知參數(shù)滑座質(zhì)量控制為W1=3000N，Z軸快速進(jìn)給速度控制為：Vmax=4m/min等，最終由此達(dá)到了較為精準(zhǔn)的車床定位運(yùn)行狀態(tài)。此外，為了規(guī)范驅(qū)動(dòng)軸電機(jī)匹配設(shè)計(jì)行為，在Z軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程中基于導(dǎo)程計(jì)算公式：應(yīng)用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了Z軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。另外，在本次驅(qū)動(dòng)軸電機(jī)匹配設(shè)計(jì)過(guò)程中始終秉承著對(duì)重型工件應(yīng)用的設(shè)計(jì)原則，繼而由此達(dá)到了最佳的系統(tǒng)設(shè)計(jì)狀態(tài)，且提升了整體設(shè)計(jì)水平。從以上的分析中即可看出，在普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)對(duì)驅(qū)動(dòng)軸電機(jī)匹配的設(shè)計(jì)是非常必要的，因而應(yīng)強(qiáng)化對(duì)其的有效實(shí)施。

4 結(jié)論

綜上可知，部分企業(yè)普通立式車床在實(shí)踐加工過(guò)程中仍然存在著某些不可忽視的問(wèn)題，因而在此背景下，當(dāng)代企業(yè)在產(chǎn)品加工過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)此問(wèn)題的重視程度，并基于普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的基礎(chǔ)上達(dá)成高質(zhì)量車床產(chǎn)品加工目標(biāo)，同時(shí)通過(guò)立式車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)軸電機(jī)匹配設(shè)計(jì)、機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等途徑達(dá)到立式車床改造目的，并就此滿足產(chǎn)品加工需求，且提升整體產(chǎn)品加工質(zhì)量，滿足當(dāng)代人類物質(zhì)追求，達(dá)到最佳的產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)。

劉紅芳，謝超明.普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)的改造[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2014，21（11）：69-70.

The design and implementation of the numerical control system for the common vertical lathe

Wang Yong
(Nanjing Institute of Industry Technology 210023)

With the continuous development of modern technology,the original ordinary lathe design form has been unable to meet the needs of enterprise practice,and therefore in this context,in order to achieve a good production condition,the relevant technical personnel should be dedicated to the design of the general vertical lathe CNC system,and thus to achieve the goal of turning lathe,and to provide a favorable basis for the development of enterprises in the practice of production. In this paper,the analysis of the general transformation scheme of the vertical lathe,and the detailed design of the general vertical lathe CNC system,which aims to promote the further improvement of the quality of the lathe machining.

common vertical lathe;numerical control system;design