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普通車床主軸部件數(shù)控化改造-數(shù)控畢業(yè)論文
摘 要：隨著機(jī)械制造行業(yè)快速發(fā)展，為做大做強(qiáng)數(shù)控專業(yè)，提高師生在科研水平和技能操作水平，我們積極探究普通車床的數(shù)控化改造。主軸系統(tǒng)的數(shù)控化改造包括主軸機(jī)械部件改造、主軸電氣系統(tǒng)改造和主軸參數(shù)設(shè)置三個(gè)方面。完成改造后基本可以滿足數(shù)控機(jī)床主軸相應(yīng)使用功能。
關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造;主傳動(dòng)系統(tǒng);主軸電氣系統(tǒng)
一、機(jī)械部件改造
(一)主傳動(dòng)系統(tǒng)
改造主傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)盡量保存原主軸箱齒輪換檔機(jī)制，只有主軸的正轉(zhuǎn)、反向和制動(dòng)從原來的機(jī)械控制更改為電氣數(shù)控系統(tǒng)控制。為了擴(kuò)大速度范圍，多速電機(jī)以取代原始的單速電動(dòng)機(jī)，這樣可以更好的機(jī)器性能。但由于多速電機(jī)的轉(zhuǎn)速的變化帶動(dòng)功率變化，導(dǎo)致電機(jī)功率很大且改裝相當(dāng)麻煩。所以一般不打采用這種方法進(jìn)行普通機(jī)床數(shù)控化改造。普通車床數(shù)控化改造可以降低轉(zhuǎn)換成本，維持原機(jī)的精度，主傳動(dòng)系統(tǒng)本質(zhì)上是相同的，并保留了原有的機(jī)床主軸手動(dòng)變速功能。改造后，主軸與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分離，數(shù)控系統(tǒng)控制主軸啟動(dòng)、停止、反向和冷卻液的開、關(guān)。C616車床保留原有的主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速操縱機(jī)構(gòu)。一方面保留車床原有功能;另一方面減化了改造量。
(二)主軸編碼器的安裝
光電脈沖編碼器是常用于數(shù)控車床走刀和螺紋加工系統(tǒng)。它與主軸相連，主軸每轉(zhuǎn)發(fā)出的固定脈沖，零位標(biāo)志輸出用于記錄的旋轉(zhuǎn)，對(duì)輸出脈沖數(shù)的主軸轉(zhuǎn)速，用于確定的零標(biāo)記，進(jìn)刀在固定位置的方向的相位，可以得到主軸每轉(zhuǎn)所需的走刀量使該通量是等于被加工螺距，也就是螺紋加工。
本次改造機(jī)床的主軸直接聯(lián)接驅(qū)動(dòng)，以確保同步旋轉(zhuǎn)的編碼器和主軸，主軸的角位移轉(zhuǎn)換的光電編碼器的脈沖信號(hào)被發(fā)送到數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)控制交流伺服電機(jī)的進(jìn)給速率，以確保速度的主軸進(jìn)給量具有恒定值。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一個(gè)螺紋導(dǎo)程。利用主軸手動(dòng)脈沖發(fā)生器來準(zhǔn)確對(duì)刀和手動(dòng)調(diào)節(jié)精度。而主軸脈沖發(fā)生器的安裝，通常采用良種方式：一是同軸安裝;二是異軸安裝。我們根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)，在改造中采用同軸按的形式，傳動(dòng)連接為剛性連接方式。這樣既能滿足車床主軸和主軸光電脈沖編碼器的傳動(dòng)比為1：l，也未破壞車床原來主軸結(jié)構(gòu)。安裝主軸光電脈沖編碼器時(shí)要特別注意：小心輕放，不可以有較大的碰撞和振動(dòng)，以免損壞玻璃光柵盤導(dǎo)致報(bào)廢;車床主軸的轉(zhuǎn)速必須小于主軸光電脈沖編碼器最大允許速度，以免損壞編碼器。
二、電氣系統(tǒng)改造
(一)主回路設(shè)計(jì)
(1)強(qiáng)電主回路的控制。強(qiáng)電主回路的控制以QF1為電源總開關(guān)。QF2為主軸強(qiáng)電的空氣開關(guān)，它的作用是接通電源及短路、過流時(shí)起保護(hù)作用;KM3為主軸電機(jī)交流接觸器，由它們的主觸點(diǎn)控制相應(yīng)電機(jī)。
(2)電源回路圖的控制。電源回路圖的控制主要是變壓器控制�？刂谱儔浩髟�圈為AC380V，副線圈為AC110V、AC220V、AC24V，其中AC110V給交流接觸器線圈、強(qiáng)電柜風(fēng)扇提供電源;AC24V給電柜門指示燈、工作燈提供電源;AC220V通過低通濾波器濾波給伺服模塊、電源模塊、
24V直流電源提供電源;VC1為24V直流電源，將AC220V轉(zhuǎn)換為AD24V電源，給世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)、PLC輸入/輸出、24V繼電器線圈、伺服模塊、電源模塊等提供電源。
(二)控制電路設(shè)計(jì)
控制電路設(shè)計(jì)包括交流控制回路圖和直流控制回路圖。先將QF1、QF2空開合上，KM3主軸交流接觸器線圈通電，接觸器主觸點(diǎn)吸合，主軸變頻器加上AC380V電壓，若有主軸正轉(zhuǎn)或主軸反轉(zhuǎn)及主軸轉(zhuǎn)速指令時(shí)(手動(dòng)或自動(dòng))，PLC輸出主軸正轉(zhuǎn)Y10或主軸反轉(zhuǎn)Y11有效，主軸按指令值的轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn);當(dāng)主軸速度到達(dá)指令值時(shí)，主軸變頻器輸出主軸速度到達(dá)信號(hào)給PLC輸入X31，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)指令完成。
三、主軸相關(guān)的參數(shù)設(shè)置
與主軸控制相關(guān)的輸入/輸出開關(guān)量與數(shù)控裝置其他部分的輸入/輸出開關(guān)量的參數(shù)統(tǒng)一設(shè)置，不需要單獨(dú)設(shè)置參數(shù)。主軸控制接口(XS9)中包含兩個(gè)部件：主軸速度控制輸出(模擬電壓)和主軸編碼器輸入。需要在硬件配置參數(shù)、PMC系統(tǒng)參數(shù)和通道參數(shù)中設(shè)定。
四、總結(jié)
通過數(shù)控化改造后的機(jī)床具有主軸功能有：控制主軸正反轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)其不同切削速度的主軸無級(jí)變速;利用主軸光電編碼器加工螺紋，保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)被加工螺紋的螺距或?qū)С�。為C616型普通車床數(shù)控化改造完成加工中小型軸類、盤類以及螺紋零件打下基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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[3]陳子銀，陳為華.數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用[M].北京理工大學(xué)出版社，2008
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