2022年普通车床的数控改造方法及设计方案图 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 用华中数控系统对C6132 车床进行数控改造2022-4-21 20:16:00 来源：中国自动化网网友评论 1 条 点击查看1 机械部分的改造把 C6132 一般车床改成数控车床的主要改造部位：主电动机和水泵电动机能分别通过 M03 、M04、M05 、阴刀、 M09 等指令来进行掌握；把原先的手动进给改成微机掌握,实现二轴联动；为实现螺纹车削在主轴后端加一光电编码器；机械部分的改造,在原机床的基础上,去掉挂轮箱 箱、刀架部分,保留大拖板、中拖板；保留三星齿轮 、进给箱、溜板光电编码器的安装利用挂轮箱中的三星齿轮,找到与主轴传动比为 1:1

2、的传动齿轮,采纳同心套通过一个固定支架与光电编码器相联,结构示意图如图 1 所示；纵、横向丝杠的改造去掉机床的进给传动系统,安装上滚珠丝杠、减速器接1 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 口、步进电动机；X 轴传动比为5:3, Z 轴的传动比为1:1；这类小型机床在中间设置一级传动结构的目的是提高伺服电动机的使用寿命；对于瞬时性的快速起、停起到肯定的缓冲作用；改造后机床的传动进给示意图如图 2 所示；2 电控部分的改造华中型数控系统开放性好,所以改造特别简洁；具体方法为全部拆除原车床的电控线路；对单速电动机,直

3、接从数控系统的电控柜中出线与主轴电动机的U2、 V2 、W2 和冷却泵电动机的U6、V6 、W6 连接；对于双速电动机,除了直接连线以外仍应对电控柜和系统软件中的内置 PLC 系统程序 STEP.DAT 进行相应的修 改；3 微机系统掌握部分的设置 对于一般车床的改造只须对以下两部分系统配置进行参数设置就可以了；一 是轴参数,二是内置 PLC 的编码；在华中型数控系统软件中输入正确的口令以后就可以对轴参数进行设置 了；不同的用户在改造车床时步进电动机与丝杠之间挑选的传动比是不同的,同时 丝杠的螺距也不同,所以为了适用不同的传动比,华中型数控系统开发了一个有 用的工具,通过设置一对电子齿轮的比值

4、来对实际的传动比进行调整；下面以我校 数控改造的车床为例进行说明；我们对 X 轴选用的步进电动机的步距角 =0.9 ；,步进电动机与丝杠之间的传动比 I=3/5 ,丝杠的螺距 P=4mm,因此,电动机每转脉冲数可设置为360/0.9=400,就脉冲当量为 Q= /360PI=3/500；现设电子齿轮比为大,编程时要在X 方向移动 10mm 的距离,以车床精度为0.01mm 运算,就系统要在X 轴方向发送10000 个脉冲；也就是说系统在x 方向发1000 个脉冲以后, X 方向应移动 10=1000QIi=10003/500Ii 就 Ii=5/3 10mm 的距离,就有下面的运算式成立：Z 轴

5、可以依据以上的方法进行类似的运算处理；另外,假如主电动机采纳双速电动机,就系统应设置支持S1、S2 高低速转化的硬件；这里华中型数控系统配有内置 PLC,只要在原程序STEP.DAT 文件中利用PLC 编程语言增设相应的接点即可；4 系统软件的安装华中数控系统软件可以在 值得留意的是：假如是在DOS 或 WINDOWS 两种环境中运行；WINDOWS 平台下工作,在启动数控系统应用程序CNC.EXE 之前,应将 WINDOWS 中的屏幕爱护程序设置为空状态,否就一旦运行屏幕爱护程序数控系统将停止运行；假如是在DOS 平台下安装数控系统程序,就应满意以下条件：PC 机应在 386 以上；彩色显示

6、器；内存的配置应大于 4MB ；在CONGFIG.SYS 文件中应设置Device=c:dosHimem.sys 和Device=c:dosEMM386.EXE 8000 语句；我校利用华中型数控系统对一台江西第五机床厂生产的C6132 型一般车床进行改造以后,经测试各项技术指标均已达到工业标准；系统运行半年以来一切平稳,没 有发生任何故障；2 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - CA6140 型一般车床数控化改造摘要 : 以CA6140 型一般车床为例,从机械和电气 2 方面具体阐述了数控化改造的方法；改造后

7、的车床投入使用后 ,运行稳固 ,加工精度明显提高 ,取得了极大的经济效益；关键词 : 一般车床；数控化改造；SINUMERIK 802S base line 中图分类号 : TG659 文献标志码 : B 文章编号 :100320794 2007 1220222203 Numerical Control Transformation of CA6140 Common Lathe LI Yuan , RUAN Jian College of Mechanical & Electrical Engineering , Zhejiang University of Technology , Hang

8、zhou 310014 ,China Abstract :Takes CA6140 type common lathe as an example , has explained the NC transformation method from machinery and electric two respects in detail . After transforming ,the new lathe runs steadily , the machining accuracy is obviously improved , has made the great technologica

9、l economic benefits. Key words :common lathe ；NC transformation ；SINUMERIK 802S base line 1 总体改造方案数控化改造设计时 ,在满意车床总体布局的前提下要尽可能利用原先的零部件 ,因此确定总体改造方案如下 : 1 拆除原车床的纵向和横向丝杠光杠、溜板箱及挂轮箱中的齿轮 ,用滚珠丝杠替换原有一般滑动丝杠 ,将选取的纵向滚珠丝杠副通过托架安装在原溜板箱与床鞍连接的部位上 ,纵横向滚珠丝杠两端尽可能利用原固定和支承方式；为便于安装滚珠丝杠副 ,丝杠采纳分体式,用套筒联轴器实现横向驱动电机及齿轮减速器安装在床刚性

10、联接；2 鞍的后部 相对操作者 ,纵向驱动电机及齿轮减速装置安装在机床的右端 ,靠近尾座的位置；3 要实现自动换刀 ,需拆除原手动刀架 ,在小拖板上安装数控转位刀架；4 为了使改造后的车床能够加工螺纹,需要加装主轴脉冲编码器 ,以实现对主轴转速的同步检测 ,编码器安装在挂轮箱内；5 为使加工过3 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 程中不超程 ,纵横向要安装行程限位开关；6 为实现回参考点的动作 ,必需在纵横向安装接近开关；7 纵、横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩 ,以防脏物、油污和切屑等进入 ,机床整体也要加装防

11、护罩 ,以防止加工过程中的切屑飞溅伤人；8 考虑到改造的成本,尽可能采纳牢靠性高的经济型数控系统；图 1 为总体改造示意图；图1 7. 横向电机3. 横向减速器4. 总体改造示意图1. 横向滚珠丝杠副2. 尾座5. 纵向减速器6. 纵向电机支架8. 纵向滚珠丝杠副9. 数控转位刀架10. 主轴脉冲编码器2 数控系统选用挑选数控系统时主要是依据数控改造后机床要在应用 PLC 进行设计过程中 ,运用了 2 个帮助继电器,用来简化程序的设计；在编制程序的过程中 ,充分考虑了系统的安全性 ,运用了有互锁功能的设计 , 如分别串联上了 Y002 、Y004 常闭触点 ,用来完成对KM2 、KM3 的爱护

12、掌握 ,从而提高了整个机床掌握系统运行的牢靠性；在程序设计中 ,将不同掌握方式的程序分别编写 ,依据工作方式挑选开关打算执行哪行程序 ,这样使程序结构清楚 ,编程便利；4 结语利用三菱 FX0N - 40MR 型PLC 对万能升降台铣床铣床掌握电路进行改造 ,大大提高了系统的可靠性 ,削减了故障率 ,提高了设备的自动化水平 ,从而提高了产品的质量；参考文献 : 1 余雷声 . 电气掌握与 PLC 应用 M . . 北京 :机械工业出版社,2002. 2 张万忠 . 可编程掌握器应用技术M 北京 : 化学工业出版社, 2002. 作者介绍 : 裘旭东 1972 - ,浙江诸暨人 ,杭州职业技术学

13、院机电工程系讲师 ,毕业于浙江工业高校机制专业 ,工学学士 ,主要讨论方向 :CADPCAM 、机械制造工艺及设备 ,电子信箱 :jd918 hzvtc. edu. cn , gala918 qq. com. 收稿日期 :2007208208 煤152 械第28 卷第 12 期2007 年12 月Coal 矿机Machinery Mine Vol128No112 Dec. 2007 达到的各种精度、各种性能等挑选性价比合适的系统,防止系统功能过剩 ,同时考虑到原车床的精度和4 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - -

14、 改造成本、周期和难易程度等各方面因素 ,打算采纳步进电机作为驱动元件、开环掌握的经济型数控系统； SINUMERIK 802S base line 是西门子公司特地为中国数控机床市场开发的经济型CNC 掌握系统；其结构紧凑 ,具有高度集成于一体的数控单元、机床操作面板和输入输出单元,机床调试配置数据少,容易改造胜利；最终打算采纳西门子经济型数控系统SINUMERIK 802S base line ；3 4 机械部分改造1 纵向进给系统改造纵向进给传动系统的改造如图2 所示；纵向步进电机 1 通过一对减速齿轮2 把动力传递给纵向滚珠丝杠 3 ,再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台做往复移动；原车床的进

15、给箱保留,滚珠丝杠左端仍旧通过套筒联轴器5 采纳原固定支承结构,支撑轴 6 与滚珠丝杠相连,这种联轴器用 2 个相互垂直的锥销将支撑轴与丝杠联接起来,结构简洁 ,径向尺寸小,可防止被连接轴的位移和偏斜带来的装配困难和附加应力；如图 3 所示 ,滚珠丝杠右端仍利用原有的滑动轴承支承座 4 ,通过一对深沟球轴承 1 实现径向支承 ,丝杠左端通过一对圆螺母 图中未画出 实现滚珠丝杠的预拉伸和锁紧；因此纵向滚珠丝杠的支承形式为一端固定 ,一端浮动 ,三点支承；滚珠丝杠采纳双螺母螺纹预紧方式排除丝杠和螺母间的间隙 ,调整便利；步进电机通过消隙齿轮 2 减速,减速器输出轴用套筒联轴器 6 与丝杠 3 见图

16、 2 联接 ,固定销 3 防止减速器转动；图2 纵向进给系统图1. 纵向步进电机 2. 减速齿轮 3. 纵向滚珠丝杠 4. 工作台 5. 套筒联轴器 6. 支撑轴图3 纵向步进电机装配图1. 深沟球轴承 2. 消隙齿轮 3. 固定销 4. 滑动轴承支承座 5. 圆螺母 6. 套筒联轴器滚珠丝杠 3 见图 2 仍安装在原滑动丝杠的空间位置 ,其螺母副通过支架 1 见图 4 安装在床鞍的底部 ,如图 4 所示；支架做成可移动的形式便利装配,丝杠位置调整好后 ,由螺钉拧紧；图4 纵向滚珠丝杠装配图1. 支架 2. 丝杠托架 3. 纵向滚珠丝杠 4. 丝杠防护罩 5. 大拖板6. 过渡板2 横向进给系

17、统改造横向滚珠丝杠也采纳一端固定 ,一端浮动 ,三点支承的形式 ,也通过双螺母螺纹预紧方式排除丝杠和螺母间的间隙,如图 5 所示；横向步进电机1 及5 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 减速器 2 安装在床鞍的后部；靠近操作者一端,布置一根支撑短轴 11 ,通过套筒联轴器 10 与滚珠丝杠7 连接起来；右端仍利用原支承横向进给丝杠的滑动轴承支座作为径向支承 ,并对原支承处作适当改造,布置一对推力球轴承 12 ,以承担双向轴向力；左端就将原车床的悬空结构改为支承结构 ,用一个联轴套 4 和一根连接短轴 6 把滚

18、珠丝杠 7 与减速器输出轴 3 连接起来 ,并通过一对圆螺母 5 实现对整个丝杠的预拉伸和锁紧 ,以提高其轴向刚度；螺母通过螺母座 9 直接固定在中拖板 8 上；图5 横向进给系统图1. 横向步进电机 2. 减速器 3. 减速器输出轴 4. 联轴套 5. 圆螺母 6. 连接短轴 7. 横向滚珠丝杠 8. 中拖板 9. 螺母座 10. 套筒联轴器 11. 支撑短轴 12. 推力球轴承3 主轴脉冲编码器的安装为了使改造后的车床能自动加工螺纹 ,必需配置主轴脉冲编码器作为车床主轴位置信号的反馈元件,其目的是用来检测主轴转角的位置 ,通过主轴 脉冲编码器 数控系统 步进电机的信息转换系统,实现主轴转一

19、转,刀架纵向移动一个导程的车螺种方纹运动；主轴脉冲编码器的安装,通常采纳 2 式: 同轴安装；异轴安装；同轴安装的结构简153 第 28 卷第 12 期CA6140 型一般车床数控化改造 李园,等Vol128No112 单,缺点是安装后不能加工穿出车床主轴孔的零件 , 限制了零件的加工长度 ,因此 ,宜采纳异轴安装；主轴通过主轴箱中 58P58 和33P33 两级齿轮 实现传动比1 :1 把动力传递给挂轮轴 X ,主轴编码器 1 通过支架 2 固定 ,并通过联轴器 3 与闷头 4 相连 ,闷头 4 通过过盈协作与主轴箱内轴 X连接 ,如图 6 所示；图6 主轴编码器装配图1. ZXB - 1

20、型主轴编码器 2. 固定支架 3.MC 型联轴器 4. 闷头5. 轴X 4 电气部分改造电气掌握线路主电路如图 7 所示 ,QF1QF4 为空气开关 ,FU 为熔断器 ,对电路实现短路爱护；M1 为7. 5 kW 主电机 ,挑选三菱 FR - A540 - 7. 5K- CH 变频器实现变频调速 ,沟通接触器 KM1 掌握变频器的通电和断电；当变频器无故障时 ,B 端触头闭合 , KM1 吸合 ,变频器通电；当变频器有故障时 ,B 端触头断开 ,KM1 线圈失电 ,其常开触头断开 ,变频器自动断电 ,同时 A 端触头闭合 ,报警灯 HL 显示报警；FR1 为热继电器 ,对主轴电机实现过载爱护

21、,RC1 为6 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三相灭弧器 ,构成三相负载的阻容吸取回路 ,能够抑制接触器吸合释放时的干扰噪声；L 是为改善功率因素而使用的沟通电抗器；R、S、T 为变频器的电源输入端 ,U、V、W 为输出掌握电机端 ,STF 和STR 分别接主轴正反转掌握继电器触头 KA1 和KA2 ,2 和5 分别接主轴模拟量输出信号 0 + 10V AO4 和AGND4 ,以掌握变频器的输出电压频率；执行过程为:当PLC 发出主轴正反转信号时 ,KA1 或KA2 的常开触头闭合 ,KM1 线圈得电 ,

22、 KM1 的常开触头闭合,变频器开头工作 , 当PLC 发出主轴制动信号时 , KA6 的常闭触头断开 , KM1 线圈失电 , KM1 的常开触头断开 ,变频器停止工作 ,主电机停转； M2 是刀架电机 ,KM2 吸合时 ,刀架电机正转 , KM3 吸合时 , 刀架电机反转 ,刀架电机正反转的掌握信号来自数控系统 PLC 输出口 Q0. 4 和Q0. 5；M3 为冷却泵电机,其掌握信号来自数控系统 PLC 输出口 Q0. 2；图7 主电路图沟通掌握电路如图 8 所示 ,RC4、RC5 和RC6 为单相灭弧器 ,M4 和M5 为两电柜风扇 ,线路电压为AC110V ；图8 沟通掌握电路图参考文

23、献 : 1 余英良 . 机床数控改造设计与实例M . 北京 :机械工业出版社, 1998. 2 王荣芳 . 变频器在生产教案两用数控车床研制开发中的应用 J . 变频器世界 ,2005 4 :94 - 97. 作者简介 : 李园 1979 - ,湖北松滋人 ,宁波技工学校讲师、工程师 ,浙江工业高校机电学院工程硕士讨论生 ,主要从事数控、机电和机械等专业教案工作 ,电子信箱 :njjwc 163. com. 收稿日期 :2007207231 立井无轨帮助运输技术的讨论与应用胶轮车运输是当今矿山井下最先进的无轨帮助运输方式,目前已经在兖州矿业集团 公司济宁三号煤矿应用,并取得了圆满胜利,从根本上

24、克服了传统帮助运输方式用人多、设备多、事故多、费用高、效率低、效益差等弊病；该矿无轨胶轮车运输的应用情形如下: 材料运输t 实行集装化运输方式,依据井下所需各种材料的外形和特点,整捆捆、整箱、整袋包装,以便集中装卸；小于3 t 或一次用量较少的材料,采纳 3 轻型胶轮车 ,地面装载后开进副井单罐下井,不经转换直接运抵；大宗材料利用有轨平板车装车下井 ,经转换站换装到中型胶轮车运至作业地点； 设备运输外形尺寸较小、重量不超过 3 t 的设备或备件 ,利用轻型车辆运输最为便利 ,特别工作面更换设备或配件 ,可一次性运至；中型多用途车配有多种车辆 ,可依据设备重量、外形尺寸及装卸要求挑选合适车辆运输

25、；重型支架搬运车具备自卸功能,整体运输综采放顶煤液压支架,对于重量大、长度大的移动变电站设备和采煤机,利用 2 台支架搬运7 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 车共同搬运 ,同样安全快捷；矸石运输胶轮车排矸运输才能不足,不能直接与综掘设备配套使用,通常用于掘进工程量不大或为安装综掘设备作预备的掘进工程矸石运输；胶轮车采纳后翻自卸式,车厢容积 35 40 t m3 ；依据现场条件,采纳溜槽式耙装机扒装和简易耙装机扒装、刮板输送机架高2 ,安装 40 t 种装车方式；卸载与换装实行在井底车场副井进车侧设置沟槽式矸

26、石换装站刮板输送机 ,胶轮车将矸石卸至地槽贮矸仓 ,利用刮板输送机装矿车后上井排弃；在掘进面就近利用其他掘进面输送机设置简易卸载与装卸设施,经煤流系统升井,洗选后排弃；李剑峰供稿CA6140 一般车床数控改造方案本次改造的一般车床型号为CA6140,长度 750毫 M；数控改造主要包括传动系统的机械改造和数控装置的设计；由于对经济型数控机床的加工精度要求 不高,为简化结构、降低成本,拟采纳步进电机开环掌握系统；通过掌握纵、横进给系统,保证改造后的车床具有定位、直线插补、圆弧插补、暂停等功 能；为实现机床所要求的辨论率,采纳步进电机经齿轮减速再传动丝杠；为保 证肯定的传动精度和平稳性,尽量减小摩

27、擦力,选用滚珠丝杠螺母副；1. 机械部分的改造：1）主传动系统,保留原有的主传动系统和变速机构,这样既保留了机床原有 的功能,又降低了改造工作量,假如要自动转变切削速度,可采纳沟通变频调 速,这样改造成本较高,本次改造主传动系统不做任何改动；2）进给传动系统改造纵、横向传动全部用滚珠丝杠传动效率高,达到90%）； 拆除原有的挂轮系统、进给箱、溜板箱、光杆）,在溜板下加装滚珠丝杠螺母托架,在滚珠丝杠 的头、尾部加装接套、接杆及支承；3）刀架部分不做改动,一次裝夹一把刀,不能自动换刀；2. 数控部分的改造：为降低改造成本,打算采纳开环掌握方式对X 轴和 Z 轴进给系统进行改造；经济型数控结构简洁、价格低,调试、爱护便利,一般用于精度不高的经济型机 床；本次改造的机床主要用于粗加工；8 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 9 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页