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普通车床数控化改造与设计
发布日期：2010-07-15
1．数控系统的选择
    随着市场需求的多样化，机床制造商往往提供同一种机床可配置多种数控装置的选择或数控系统中多种选择功能的选择。机床制造商提供的普通车床配置的数控系统分为主流系统及可适应的系统。加工中心主流系统相对来说技术成熟性好一些，但对使用用户有技术要求，例如对系统的质量追求、希望在国内有较好的售后技术条件、在用户单位使用的数控系统相对集中在几家。在可供选择的系统中性能高低差别很大，直接影响到设备价格构成，因此不能片面追求高水平、新系统，而应以满足主机性能为主，对系统性能和价格等作一个综合分析，选用合适的系统。目前世界上比较的数控系统有日本FANUC、德国SINUMERIK、法国NUM、意大利FIDIA、西班牙FAGO等。各大机床制造厂商也有自己的一些系统，如MAZAK、OKUMA等。国内也有中国航天机电集团；加工中心华中理工大学、南京大方集团、普通车床北京凯奇北方电气技术有限公司供应商，每家公司也都有一系列的各种规格的产品。用户选择系统的基本原则是：性能价格比要高、购后的使用维护要方便、系统的市场寿命要长等。
综合考虑性价比，在充分调研比较的基础上并根据改造的目的，本方案选用南京江南机床数控工程公司的JN一15T型数控系统，该系统具有功能强、可靠性高、操作方便、结构紧凑，经济性好的优点，且具有图形编程、图形仿真、螺距补偿、用户面板等模块。    
    JN一15T型数控系统是用步进电动机驱动和控制机床拖板运动的数控系统，该系统具有价格便宜，操作简单，维修方便等优点。同样它的缺点也是很明显，驱动力矩小，容易丢步，故障率高。针对上述缺点，在改造中采取措施，尽量减小驱动拖板的力矩，从而保证了步进电动机不丢步，改造后的机床加工零件质量稳定。
    2．纵向进给系统的改造
    拆去原机床的溜板箱、光杠、丝杠及安装座，普通车床配上滚珠丝杠及相应的安装装置。加工中心将步进电动机装在三杠支架右侧，把滚珠丝杠的右侧通过连接套与步进电动机输出轴连接。
    纵向脉冲当量：0．01mm／脉冲；进给速度：6—3000mm／min；步距角db：0．6~／步；行程乙二650mm；丝杠螺距户；6mm。
    选用JBF8型步进电动机，减速比5／4，保持转矩12．25N?m。JBF系统齿轮减速步进电动机是专为机床微机系统配套的电动机，是在110BF反应式步进电动机的基础上加上齿轮减速装置组成的，适用于数控系统。步进电动机经无间隙联轴器与滚珠丝杠副相连，将拖动转矩传给滚珠丝杠副，带动中滑板沿纵向往复运动。滚珠丝杠用WL2004。
    滚珠丝杠采用可预紧安装方式，以减小或消除因丝杠重力而产生的弯曲变形，加工中心使丝杠拉压刚度有较大提高，丝杠不会因发热而伸长。
    3．横向进给系统的改造
    拆除原来的横向丝杠，换上滚珠丝杠，滚珠丝杠导程户：5mm；普通车床将横向步进电动机与滚球丝杠连接。该滚珠丝杠的步距角声：0．36*；进给速度ox：3—1500mm／min。
    选用JBF3型齿轮减速步进电动机，保持转矩16．37N?m，选择减速比为5／12。JBF系统齿轮减速步进电动机是专为机床微机系统配套的电动机，是在110BF反应式步进电动机的基础上加上齿轮减速装置组成的，适用于数控系统。脉冲当量0．005mm／步，通过无间隙联轴器与滚珠丝杠WL4006相连。
    4．对车床导轨和床鞍配合滑动面的改造
    在对原C620车床导轨的改造中，考虑到数控车床对导轨精度和导轨摩擦因数的要求，对原车身的铸铁导轨和床鞍上的相配合面进行以下改造：，刮研原导轨，达到平面度0．01／1000精度；加工中心第二，采用粘贴聚四氟乙烯软带对床鞍的配合面进行工艺改造，达到减少摩擦力，特别是使动、静摩擦因数接近，达到床鞍移动时低速无爬行，抗啮合性和耐磨性好的要求。
在经过刮研后，导轨与床鞍配合精度达到要求，普通车床并根据GB／T 4020—1997《卧式车床精度检验》标准中G2项检验，达到了在水平面内溜板移动的直线度0．02的标准。
    5．电动刀架的改造
    1)采用常州产的LD4B—CK6140电动刀架。
    2)拆去小滑板，将刀架置于车床中滑板上，逆时针方向转动电动机，使上刀体转45~左右时，即可露出安装孔，然后固定刀架，并用垫板来调整其中心高。
    3)使用前应试运转，运转时要达到轻松灵活、无噪声的要求。
    6．主轴脉冲发生器的安装
    1)主轴脉冲发生器的安装是为了车螺纹，要求它与主轴转速严格同步。数控装置从主轴脉冲发生器中取出与螺距相应的脉冲数，加工中心使主轴旋转角度与进给量保持一定关系，普通车床确保螺距正确性。螺纹切削时的传动路线为：主轴一齿轮副一脉冲发生器一数控装置一步进电动机一纵横向进给机构。
    2)设计、安装与主轴转速1：1的轴并安装脉冲编码器。
    3)主轴脉冲发生器选用2400线。
    7．丝杠及导轨的自动润滑
    自动润滑装置选用南京贝奇公司TMD一5C型电动润滑泵。该装置采用微型同步电动机和机械减速机构驱动，结构紧凑，其注油量可在0．5-5．0mL范围内调节，普通车床注油周期可在6—145min内选择，加工中心能够保证机床具有好的润滑状态。
 

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