【正文】 4VDC電源選用CNC控制器采用24V直流供電，系統(tǒng)可在24V15ry0到+2006之間正常工作。在設(shè)計(jì)電柜時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng):(l)電柜應(yīng)有冷卻或通風(fēng)裝置，在使用風(fēng)扇時(shí)必須在進(jìn)氣窗口安裝防塵過濾網(wǎng)；(2)電柜中的所有部件必須安裝在無(wú)油漆的鍍鋅金屬板上；(3)電柜的防護(hù)等級(jí)為IP54；(4)接地應(yīng)遵守國(guó)標(biāo)GB/:2000“機(jī)械安全機(jī)械電氣設(shè)備第1部分:通用技術(shù)條件”；(5)電柜中布線時(shí)，交流電源線(如85VAC，22OVAC，380勸、C以及變頻器到主軸電機(jī)的電纜)必須與24VDC電纜和信號(hào)線電纜分開走線；(6)系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源24VDC之前需接入隔離變壓器(控制變壓器38OVAC分220VAC，JBK34OOVA)，如圖32所示。系統(tǒng)軟件面向車床和銑床應(yīng)用，并可單獨(dú)安裝。采用電容防止掉電引起的數(shù)據(jù)丟失。1OV的接口用于連接主軸驅(qū)動(dòng)；SINUMERIK 8025 base line的控制軟件已經(jīng)存儲(chǔ)在數(shù)控部分的FlashEPROM(閃存)上，Toolbox軟件工具(調(diào)整所用的軟件工具)包含在標(biāo)準(zhǔn)的供貨范圍內(nèi)。提供脈沖及方向信號(hào)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)接口。工作方式選擇(6種)，進(jìn)給速度修調(diào)，主軸速度修調(diào)，數(shù)控啟動(dòng)與數(shù)控停止，系統(tǒng)復(fù)位均采用按鍵形式進(jìn)行操作；SINUMERIK 8025 base line的輸入/輸出點(diǎn)為48個(gè)24V的直流輸入和16個(gè)24V的直流輸出。圖31西門子SINUMERIK 802S base line數(shù)控系統(tǒng)外觀圖 SINUMERIK 802S base 1ine數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)SINUMERIK 8025 base line數(shù)控系統(tǒng)集成了所有的CNC，PLC，HMI，I/O于一個(gè)單一的部件，其主要特點(diǎn)如下:可獨(dú)立于其他部件進(jìn)行安裝。機(jī)床調(diào)試配置數(shù)據(jù)少，系統(tǒng)與機(jī)床匹配快速、更容易。外觀如圖31所示。當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國(guó)外著名公司有德國(guó)SIEMENS公司、日本FANUC公司；國(guó)內(nèi)公司有華中數(shù)控公司、廣州數(shù)控設(shè)備廠、中國(guó)珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、南京新方達(dá)數(shù)控有限公司、上海開通數(shù)控有限公司、南京清華通用數(shù)控工程有限公司、南京大地?cái)?shù)控有限公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心等。(3)交/直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是:由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。3電氣控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)(l)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng):該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。左右時(shí)，裝上螺釘，然后固定刀架即可。內(nèi)置的4只霍爾元件檢測(cè)刀位位置，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)完成刀具定位鎖緊。拆除原手動(dòng)刀架和小拖板，安裝由數(shù)控系統(tǒng)控制的四工位電動(dòng)刀架。彈簧4的兩端分別鉤在凸耳3和調(diào)節(jié)螺釘7上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺母5就可以調(diào)節(jié)彈簧4的拉力，調(diào)節(jié)完畢用螺母6鎖緊。每個(gè)齒輪的端面均勻分布著四個(gè)螺孔，分別裝上凸耳3和8。兩個(gè)相同齒數(shù)的薄齒輪1和2與另一個(gè)厚齒輪(圖中未畫出)嚙合。因此決定采用柔性調(diào)整法中的雙片齒輪錯(cuò)齒消隙法。通常齒側(cè)間隙的消除主要有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法。當(dāng)進(jìn)給方向改變時(shí)，如果齒側(cè)存在間隙會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滯后于指令信號(hào)，丟失指令脈沖并產(chǎn)生反向死區(qū)，影響傳動(dòng)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定。螺母通過螺母座9直接固定在中拖板8上。右端仍利用原支承橫向進(jìn)給絲杠的滑動(dòng)軸承支座作為徑向支承，并對(duì)原支承處作適當(dāng)改造，布置一對(duì)推力球軸承12，以承受雙向軸向力。橫向步進(jìn)電機(jī)1及減速器2安裝在床鞍的后部。支架1做成可移動(dòng)的形式方便裝配，絲杠位置調(diào)整好后，由螺釘擰緊。步進(jìn)電機(jī)1通過消隙齒輪8減速，減速器輸出軸用套筒聯(lián)軸器12與絲杠3連接，固定銷9防止減速器轉(zhuǎn)動(dòng)。因此縱向滾珠絲杠的支承形式為一端固定，一端浮動(dòng)，三點(diǎn)支承。原車床的進(jìn)給箱保留，滾珠絲杠左端仍然采用原固定支承結(jié)構(gòu)，支撐軸6通過套筒聯(lián)軸器5與滾珠絲杠3相連，這種聯(lián)軸器用兩個(gè)互相垂直的錐銷將支撐軸與絲杠連接起來，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，可防止被連接軸的位移和偏斜所帶來的裝配困難和附加應(yīng)力。1ZXB型主軸編碼器2固定支架3MC型聯(lián)軸器4悶頭5軸X圖22主車由編碼器裝配圖縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造如圖24所示。因此，異軸安裝較合適。為了使改造后的數(shù)控車床能自動(dòng)加工螺紋，須配置主軸脈沖編碼器作為車床主軸位置信號(hào)的反饋元件，其目的是用來檢測(cè)主軸轉(zhuǎn)角的位置，通過主軸→脈沖編碼器→數(shù)控系統(tǒng)→步進(jìn)電機(jī)的信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架縱向移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程的車螺紋運(yùn)動(dòng)。由于異軸安裝后不能加工穿出主軸孔的較長(zhǎng)的工件的缺陷，通過無(wú)間隙柔性連接傳動(dòng)方式，普通車床編碼器的引出軸機(jī)床配件通過傳動(dòng)比為1：1的同步齒形帶與主軸聯(lián)系起來。結(jié)合脈沖編碼器每轉(zhuǎn)進(jìn)給脈沖數(shù)(即分辨率)對(duì)螺紋加工范圍、機(jī)床配件機(jī)床配件機(jī)床配件機(jī)床配件加工精度和車螺紋時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率及主軸轉(zhuǎn)速的影響，以及加工常見多頭螺紋的需要，脈沖編碼器每轉(zhuǎn)進(jìn)給脈沖數(shù)應(yīng)盡可能取較大值，再結(jié)合環(huán)境特性，最后根據(jù)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速不允許超過主軸機(jī)床配件脈沖發(fā)生器的最高許用轉(zhuǎn)速的原則，普通車床選擇長(zhǎng)春三峰傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)的常規(guī)型實(shí)心軸光電編碼器PIE一1024一(305C編碼器，其分辨率為人二1024P／r。經(jīng)過分析。因此，改變電源頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。即由數(shù)控系統(tǒng)控制變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸無(wú)級(jí)變速。采用方式二需要重新購(gòu)買主軸伺服電機(jī)，另外主軸箱也要做相應(yīng)的改造以安裝伺服電機(jī)。這就要求主軸能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。1向滾珠絲杠副向 4尾座5Y向減速器6Z向電機(jī)7支架8X向電機(jī)10主軸脈沖編碼器圖21CA6140普通車床數(shù)控化改造示意圖CA6140車床的主軸變速為手動(dòng)、有級(jí)變速(正轉(zhuǎn)24級(jí)、反轉(zhuǎn)12級(jí))。為便于安裝滾珠絲杠副，絲杠采用分體式，用套筒聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)剛性連接；(2)橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪減速器安裝在床鞍的后部(相對(duì)操作者)，縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪減速裝置安裝在機(jī)床的右端，靠近尾座的位置；(3)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，需拆除原手動(dòng)刀架，在小拖板上安裝數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架；(4)為了使改造后的車床能夠加工螺紋，需要加裝主軸脈沖編碼器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的同步檢測(cè)，編碼器安裝在掛輪箱內(nèi)；(5)為使加工過程中不超程，縱橫向要安裝行程限位開關(guān)；(6)為實(shí)現(xiàn)回參考點(diǎn)的動(dòng)作，須在縱橫向安裝接近開關(guān)；(7)縱、橫向齒輪箱和絲杠全部加防護(hù)罩，以防贓物、油污和切屑等進(jìn)入，機(jī)床整體也要加裝防護(hù)罩，以防止加工過程中的切屑飛濺傷人；(8)考慮到改造的成本，盡可能采用可靠性高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。CA6140型普通車床數(shù)控化改造后主要用于中小型軸類、盤類以及螺紋零件的粗加工或半精加工，這些零件加工工藝要求機(jī)床應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能主要有:（1）控制主軸正反轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)變速以提供不同的切削速度；（2）刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并具備在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成刀具選擇；（3）加工螺紋時(shí)，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)被加工螺紋的螺距(單頭螺紋加工)或?qū)С?多頭螺紋加工)。尤其是對(duì)車床上較大的部件，例如床身、床鞍、工作臺(tái)等，盡量利用原來的部件，只做少量的加工改造，這樣可以大大的降低成本，縮短制造周期。在電氣改造方面，設(shè)計(jì)了車床主控電路原理圖及數(shù)控系統(tǒng)PLCI/O口接線圖，對(duì)縱橫向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型也作了詳細(xì)闡述。在利用填充聚四氟乙烯軟帶對(duì)原車床導(dǎo)軌貼塑的工作中，粘接工藝的好壞將直接影響改造后導(dǎo)軌的性能。為使改造后的車床主軸能夠?qū)?