【正文】 2192LD4 CK6136FCφL1L2L3L4φ＇12168133752421622390表2 LD4 CK6136數(shù)控刀架技術(shù)參數(shù)型 號電動功率W電機轉(zhuǎn)速r/min夾緊力T重復(fù)定位精度mm壽 命(次)換刀時間(S)90176。180176。270176。LD4CK0625601400≤3000003LD4CK6125601400≤3000003LD4CK6132901400≤3000003LD4CK6136901400≤3000003LD4CK6140901400≤3000003圖1 立式數(shù)控刀架結(jié)構(gòu)五、 CAK6136車床的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是車床的核心部件，它正向多樣化、多層次化方向發(fā)展。早期的數(shù)控系統(tǒng)具有通用性差、穩(wěn)定性差、抗干擾能力差、不易擴展等問題。為此，在選擇數(shù)控系統(tǒng)時應(yīng)克服以上問題，選擇通用性強、抗干擾能力強的系統(tǒng)。同時，還應(yīng)該考慮性價比、安裝方便等問題。選配數(shù)控系統(tǒng)要依據(jù)數(shù)控化改造的性能和精度指標。目前，應(yīng)用較多的國外系統(tǒng)有日本FANUC、德國SIEMENS、西班牙FAGOR等，但價格比較高。應(yīng)用較多的國產(chǎn)系統(tǒng)有HNC（華中）、KND（凱恩帝）、GSK（廣數(shù)）等，每種系統(tǒng)有多個系列，功能齊全，運行穩(wěn)定，安裝方便，價格較低，能滿足常用機械加工的性能與精度要求，是普通機床數(shù)控化改造的優(yōu)選產(chǎn)品。經(jīng)過對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的市場調(diào)研，對其性能和價格進行綜合比較，根據(jù)CA6136車床數(shù)控化改造的標準，選擇配置廣州數(shù)控GSK928TEⅡ系統(tǒng)，系統(tǒng)面板見圖2所示，功能特點、技術(shù)參數(shù)見表3所示。圖2 GSK928TEⅡ車床數(shù)控裝置系統(tǒng)由數(shù)控GSK928TEⅡ系統(tǒng)的功能特點、技術(shù)參數(shù)表可知： X、Z軸可以同時聯(lián)動，最小指令單位達；最高快速定位速度達15000 mm/min；最高直線進給速度達6000mm/min、最高圓弧進給速度達3000mm/min；坐標軸X、Z能實現(xiàn)直線、圓弧插補，能進行固定/復(fù)合循環(huán)加工；能進行公制/英制螺紋加工；能直接輸入刀具信號，自動換刀，手動換刀，能對刀具進行補償；主軸可實現(xiàn)模擬控制、恒線速切削、正反轉(zhuǎn)控制；可存儲100個程序，通過RS232接口進行數(shù)據(jù)通訊；標準面板，系統(tǒng)集成于箱體內(nèi)，便于安裝。能滿足經(jīng)濟性數(shù)控車床伺服系統(tǒng)開環(huán)控制，插補功能齊全，能使用絕對和相對坐標編程，屏幕采用中文顯示，手工編程、自動編程、在線編程、離線編程均可以實現(xiàn)。表3 GSK928TEⅡ車床數(shù)控系統(tǒng)特點、參數(shù)由數(shù)控GSK928TEⅡ系統(tǒng)的功能特點、技術(shù)參數(shù)表可知： X、Z軸可以同時聯(lián)動，最小指令單位達；最高快速定位速度達15000 mm/min；最高直線進給速度達6000mm/min、最高圓弧進給速度達3000mm/min；坐標軸X、Z能實現(xiàn)直線、圓弧插補，能進行固定/復(fù)合循環(huán)加工；能進行公制/英制螺紋加工；能直接輸入刀具信號，自動換刀，手動換刀，能對刀具進行補償；主軸可實現(xiàn)模擬控制、恒線速切削、正反轉(zhuǎn)控制；可存儲100個程序，通過RS232接口進行數(shù)據(jù)通訊；標準面板，系統(tǒng)集成于箱體內(nèi)，便于安裝。六、 控制驅(qū)動器選型步進電機的運行要有一電子裝置進行驅(qū)動，這種裝置就是步進電機驅(qū)動器。 它把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移（控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一個步距角），所以步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。控制步進脈沖信號的頻率，可以對電機精確調(diào)速；控制步進脈沖的個數(shù)，可以對電機精確定位。根據(jù)對坐標軸電機的設(shè)計選擇，坐標軸電機型號為：110BYG 350B。查閱數(shù)控系統(tǒng)使用手冊和電機技術(shù)參數(shù)可知，由廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DY3E系列三相混合式步進電機驅(qū)動器滿足要求。驅(qū)動器特點是：SPWM(正弦脈寬調(diào)制)正弦波驅(qū)動，數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)矢量細分，電機旋轉(zhuǎn)定位精度高、運行平穩(wěn)噪音低；高轉(zhuǎn)速，最高可接收CNC系統(tǒng)200KHz的脈沖頻率，可明顯提高加工效率；用戶可設(shè)置十六種電機步距角(～)、應(yīng)用靈活、適合精密控制；選用三菱公司智能模塊（IPM），耐電壓沖擊力強，穩(wěn)定性好，具有過載、短路、過壓、過熱等；完善的保護措施；外部電流可粗調(diào)功能，用戶可根據(jù)負載情況靈活調(diào)節(jié)；采用DC310V驅(qū)動電壓，高速高轉(zhuǎn)矩輸出；機外風冷散熱設(shè)計，防護好；控制電路集成度高，可靠性好，整機結(jié)構(gòu)緊湊、合理。外觀如圖3所示. 圖3 DY3E系列三相混合式步進電機驅(qū)動器七、 主軸編碼器的選型與安裝為了保證改造后的CAK6136數(shù)控車床能切削螺紋，要求主軸轉(zhuǎn)速和坐標軸進給速度有一定的比例關(guān)系，因此，數(shù)控系統(tǒng)必須知道主軸的實際轉(zhuǎn)速。在主軸旁安裝主軸編碼器來反饋主軸實際轉(zhuǎn)速，主軸編碼器與主軸之間采用1:1的齒輪連接，使其傳動比為1:1，把檢測到的實際主軸轉(zhuǎn)速經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。通過數(shù)控系統(tǒng)控制，進給軸電機得到的脈沖數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)數(shù)形成相對應(yīng)的關(guān)系，完成不同形狀、螺距的加工。主軸編碼器選型依據(jù)數(shù)控化改造方案，查閱《GSK928TEⅡ車床數(shù)控系統(tǒng)說明書》以及主軸編碼器的相關(guān)資料，選擇無錫市斯貝德科技有限公司生產(chǎn)的主軸編碼器，型號為：SF5815007C1024BZ15L。其特點是：法蘭安裝，尺寸66X66，止口Φ50安裝方便；軸徑Ф15，長度有標準，防護等級高；軸結(jié)構(gòu)緊密，軸載荷能力強，性能穩(wěn)定可靠高；多種輸出電路可選，出線方式為插座側(cè)出；適用于重負荷、惡劣工作環(huán)境，如數(shù)控機床等行業(yè)。主軸編碼器SF5815技術(shù)參數(shù)見表53。表53 SF5815編碼器技術(shù)參數(shù)八、 CAK6136數(shù)控車床電路設(shè)計主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動是車床的主運動，旋轉(zhuǎn)速度由主軸變速箱實現(xiàn)。托板帶動刀架的直線運動是進給運動，大小托板的運動速度由坐標軸電機實現(xiàn)。除了主運動和進給運動以外，還有刀架的旋轉(zhuǎn)運動，由刀架電機帶動齒盤轉(zhuǎn)動，由霍爾尋刀盤檢測刀具。還有冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、主軸制動系統(tǒng)等輔助運動。1）CAK6136數(shù)控車床主電路設(shè)計CAK6136數(shù)控車床采用三相四線制頻率為50HZ的交流電，線電壓380V，一根保護地線接機床外殼，其電壓波動范圍為10%—+10%。組成主電路的主要電動機有：主軸電機（M1），刀架電機（M2），X軸步進電機（M3），Z軸步進電機（M4），冷卻泵電機（M5）。數(shù)控系統(tǒng)通過控制接觸器KMKM2實現(xiàn)主軸電機的正反轉(zhuǎn)，通過接觸器KM3控制主軸制動器，數(shù)控系統(tǒng)輸出主軸制動信號時，制動器根據(jù)制動信號持續(xù)時間制動主軸。數(shù)控系統(tǒng)通過接觸器KMKM5控制刀架電機，實現(xiàn)刀架正傳換刀和反轉(zhuǎn)鎖緊，刀架反鎖時間可以通過系統(tǒng)參數(shù)P14設(shè)定。圖4 數(shù)控車床主電路圖通過變壓器T1變壓，分別對X、Z軸驅(qū)動器提供動力電源，輸入的AC220V經(jīng)整流后變?yōu)镈C310V，在經(jīng)過脈寬調(diào)制變?yōu)槿?10V階梯式正弦波形電流，它們按固定時序分別流過三路繞組，其每個階梯對應(yīng)電動機轉(zhuǎn)動一步，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制信號經(jīng)過驅(qū)動器調(diào)制控制坐標軸電機。見圖4數(shù)控車床主電路圖。2）CAK6136數(shù)控車床控制電路設(shè)計數(shù)控車床的控制電路通過變壓器T2提供電源。進給系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動器、步進電機組成；換刀系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)、刀架電機、刀架發(fā)詢盤組成；主軸系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)、制動器、主軸電機組成。圖5 數(shù)控車床控制電路圖九、 CAK6136數(shù)控車床輔助裝置設(shè)計1）CAK6136數(shù)控車床電控柜設(shè)計根據(jù)改造后CAK6136數(shù)控車床的電氣控制線路結(jié)構(gòu)，進行設(shè)計電控柜。電控柜結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖6 電控柜外形結(jié)構(gòu)安裝在電控柜內(nèi)的主要元件有：主軸制動器、坐標軸電機驅(qū)動器、變壓器、控制各種動作的接觸器和繼電器、斷路保護器、接線排等。根據(jù)這些元件的尺寸及安裝要求，把它們固定在配電板上，再把配電板用4個M8的螺栓固定在電控柜內(nèi)壁。使用角鋼支架對電控柜支撐，用螺栓固定在車床主軸箱的正后面，安裝高度能滿足一般身高操作者的標準。廣州數(shù)控GSK928TE車床數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)集成在箱體內(nèi)，箱體底部有可旋轉(zhuǎn)的法蘭盤。系統(tǒng)箱的安裝位置應(yīng)該使操作者操作方便，以后維修主軸箱故障方便。經(jīng)過論證，把系統(tǒng)箱安裝在主軸箱的正上方250mm處，并固定在電控柜上壁。因此，需要設(shè)計一種部件把系統(tǒng)箱體和電控柜連在一起。該部件采用焊接式的彎管法蘭結(jié)構(gòu)，彎管兩端的法蘭盤分別與系統(tǒng)箱和電控柜通過螺栓固定。支撐彎管見圖7所示。圖7 系統(tǒng)箱支撐彎管實訓收獲致謝41 / 41