普通臥式車(chē)床的數(shù)控化改造

李磊，張建平，紀(jì)彬，周大志（黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所，哈爾濱150090）

普通臥式車(chē)床的數(shù)控化改造

李磊，張建平，紀(jì)彬，周大志
（黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所，哈爾濱150090）

介紹了利用GSK928-TE型數(shù)控系統(tǒng)改造C6132普通臥式車(chē)床的方法，詳細(xì)分析了機(jī)械、電氣部分改造方案和工作原理。對(duì)C6132普通臥式車(chē)床的X、Z兩軸進(jìn)行數(shù)控化改造，增加了換刀刀架和滾珠絲杠等傳動(dòng)部分，同時(shí)配備上廣數(shù)生產(chǎn)的GSK928-TE型數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了加工元件的數(shù)控化加工過(guò)程。改造后的車(chē)床投入使用運(yùn)行穩(wěn)定，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

臥式車(chē)床；數(shù)控化；車(chē)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)改造

現(xiàn)代社會(huì)所需要的工業(yè)產(chǎn)品對(duì)精度的要求越來(lái)越高、外形越來(lái)越復(fù)雜、產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也越來(lái)越快，因此，傳統(tǒng)的普通車(chē)床難以滿(mǎn)足快速增長(zhǎng)的產(chǎn)品加工要求。而數(shù)控車(chē)床不僅可以滿(mǎn)足上述產(chǎn)品的加工要求，還具有受人為因素影響小、批量生產(chǎn)的產(chǎn)品精度一致、加工程序存儲(chǔ)修改方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，數(shù)控車(chē)床明顯優(yōu)于普通車(chē)床，在工廠(chǎng)中應(yīng)該大規(guī)模推廣應(yīng)用。但是，數(shù)控車(chē)床的應(yīng)用也受到許多條件的限制。首先，數(shù)控車(chē)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，中小企業(yè)常是心有余而力不足。目前，各企業(yè)有大量的普通車(chē)床，完全用數(shù)控車(chē)床替換不現(xiàn)實(shí)，而且被替代下的車(chē)床閑置后又會(huì)造成浪費(fèi)。要較好地解決上述問(wèn)題，應(yīng)走普通車(chē)床數(shù)控改造之路。由于車(chē)床技術(shù)的不斷進(jìn)步，車(chē)床改造成為了一個(gè)“永恒”的話(huà)題。低成本普通車(chē)床數(shù)控化改造是一項(xiàng)適合我國(guó)國(guó)情的先進(jìn)實(shí)用技術(shù)，同時(shí)也是一項(xiàng)提升我國(guó)車(chē)床數(shù)控化率的有效途徑［1］。

1　改造方案

對(duì)C6132車(chē)床的數(shù)控化改造方案主要有以下3點(diǎn)內(nèi)容：.

第一，恢復(fù)原普通車(chē)床的所有功能。

第二，在普通車(chē)床上加裝CNC數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序G代碼控制車(chē)床工作，完成加工元件的任務(wù)。

第三，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)原有機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新更新。

車(chē)床數(shù)控改造主要分4個(gè)步驟：改造方案的確定、改造的技術(shù)準(zhǔn)備、改造實(shí)施和改造驗(yàn)收后期工作［2］。改造方案的確定包括以下4個(gè)方面：

第一，機(jī)械維修與電氣改造。第二，先易后難、先局部后整體。第三，選擇電氣系統(tǒng)。第四，改造范圍的確定。

由于常用品牌數(shù)控系統(tǒng)的基本功能大同小異，所以合理選擇適合C6132的可選功能，放棄不實(shí)用或用不上的可選功能的數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)提高改造方案的性?xún)r(jià)比大有裨益。本方案選用了廣數(shù)生產(chǎn)的GSK928-TE型車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)。該數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用高速CPU和大規(guī)模集成電路構(gòu)成控制核心，帶有液晶顯示屏，中文操作界面，可匹配步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，可識(shí)別23種G指令，功能十分強(qiáng)大。

2　機(jī)械部分的改造

將GSK928-TE型數(shù)控系統(tǒng)和原普通車(chē)床連接成一個(gè)整體，還需對(duì)原車(chē)床機(jī)械部分進(jìn)行改造:

第一，直線(xiàn)導(dǎo)軌。加裝直線(xiàn)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌除了具有普通車(chē)床的導(dǎo)向精度和工藝性外，還具有良好的耐摩擦磨損特性，可在保證有足夠剛度的同時(shí)，保證加工的精度。

第二，滾珠絲杠。將原滑動(dòng)絲杠換成滾珠絲杠。滾珠絲杠摩擦損失小，傳動(dòng)效率在90%以上，啟動(dòng)力矩和運(yùn)行力矩十分接近，因此可滿(mǎn)足較高精度元件的加工要求。

第三，自動(dòng)換刀裝置。拆除原車(chē)床上的刀架和小拖板，更換安裝LD 6-6132型六角回轉(zhuǎn)刀架。LD 6-6132型刀架具有良好的強(qiáng)度和剛度，可安裝上6把不同的刀具，按照數(shù)控系統(tǒng)的指令進(jìn)行換刀。

3　電氣部分的改造

本方案保留了原C6132車(chē)床電器元件中的變壓器、接觸器等電氣元件，并按需配置了4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分別是：主軸電動(dòng)機(jī)M 1、潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)M 2、冷卻泵電動(dòng)機(jī)M 3和刀架電動(dòng)機(jī)M 4，改造后電控箱的電氣原理圖如圖1所示［3］。從電氣原理圖中分析得出，由M功能口輸出的指令控制中間繼電器KA1、KA2、KA3的觸頭開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而控制接觸器KM 1、KM 2的通斷，主軸電動(dòng)機(jī)M 1的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止動(dòng)作。通過(guò)中間繼電器KA4、KA5控制KM 3、KM 4的通斷，從而控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)M 3的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止動(dòng)作。由T功能口輸出信號(hào)，控制刀架電動(dòng)機(jī)M 4的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)動(dòng)作。

圖1　電氣控制原理圖Fig.1 Electricity control schem e

在數(shù)控車(chē)床中，車(chē)床參考點(diǎn)類(lèi)似于坐標(biāo)原點(diǎn)，對(duì)于刀位點(diǎn)的定位至關(guān)重要，直接關(guān)系到產(chǎn)品的精度。在本改造項(xiàng)目中，在床身適當(dāng)?shù)奈恢眉友b了多對(duì)行程開(kāi)關(guān)，在實(shí)現(xiàn)參考點(diǎn)的定位功能同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了X、Z軸運(yùn)動(dòng)方向的超程保護(hù)功能，具體電氣原理圖如圖2所示。

圖2　極限保護(hù)電氣控制原理圖Fig.2 Lim itelectricity controlscheme

4　結(jié)語(yǔ)

本文提出的普通車(chē)床數(shù)控化改造方案是在普通車(chē)床的機(jī)械部分進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，對(duì)其X、Z兩軸進(jìn)行數(shù)控化改造，增加了自動(dòng)刀架和滾珠絲杠等傳動(dòng)部分，再配備上廣數(shù)生產(chǎn)的GSK928-TE型數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)程序輸出G指令，控制改造后的C6132完成了元件的數(shù)控化加工過(guò)程。改造后的車(chē)床，最小移動(dòng)單位為0.001mm，大大提高了加工精度。該方案具有操作簡(jiǎn)單、改造方便和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］李莉芳，周克媛，黃偉.數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2012.

［2］劉濱生.淺談普通車(chē)床的數(shù)控化改造［J］.黑龍江科技信息，2010，（06）：10.

［3］趙中敏.數(shù)控機(jī)床電器系統(tǒng)優(yōu)化重構(gòu)研究［J］.機(jī)床電器，2009，（06）：26-28.

D igitalized T ransform ation of General Horizontal Lathe

LILei，ZHANG Jian-ping，JIBin，ZHOUDa-zhi
（Instituteof Automation，Heilongjiang Academy ofSciences，Harbin 150090，China）

This paper introduces a newmethod of using GSK928-TECNC system the implementation of C6132 horizontal lathe digitalized transformation.Themechanism and electric portion are presented.By transforming X axis and Z axis，adding knife rest and ball screw，and equipping GSK928-TE CNC system，we can actualize digitalized processing components.The dig italized transformation system has better stability，economic benefitand higher application value.

Horizontal lathe；Digitalized transformation；Transformationof themechanicaldriveof themachine tool

TG659

A

1674-8646（2015）05-0030-02

2015-05-05

李磊（1986-），男，黑龍江哈爾濱人，學(xué)士，研實(shí)員，主要從事工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究。