普通车床数控化改造

二、总体方案的确定
总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、 进给伺服系统的类型、数控系统的选择，以 及进给传动方式和执行机构的选择等。
（1）普通车床数控化改造后应具有单坐标 定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹 插补的功能。因此，数控系统应设计成连续 控制型。
（2）根据系统的功能要求，需要扩展 程序存储器、数据存储器、键盘与显示 电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串 行接口电路等；还要选择电动机的驱动 电源以及主轴电动机的交流变频器等。 （3）为了达到技术指标中的速度和精 度要求，纵、横向的进给传动应选用摩 擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副； 为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠 丝杠的螺母应有预紧机构等。
4．螺纹编码器的安装方案
螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或 圆光栅。数控车床加工螺纹时，需 要配置主轴脉冲发生器，作为车床 主轴位置信号的反馈元件，它与车 床主轴同步转动。
1、同轴安装 同轴安装是指将编码器直接安装在主
轴后端，与主轴同轴，这种方式结构简单， 但它堵住了主轴的通孔。 2、异轴安装
异轴安装是指将编码器安装在床头箱
2．安装电动卡盘
为了提高加工效率，工件的夹紧 与松开采用电动卡盘，选用呼和 浩特机床附件总厂生产的 KD11250型电动三爪自定心卡 盘。卡盘的夹紧与松开由数控系 统发信控制。
3．换装自动回转刀架
为了提高加工精度，实现一次装夹 完成多道工序，将车床原有的手动 刀架换成自动回转刀架，选用常州 市宏达机床数控设备有限公司生产 的LD4B-CK6140型四工位立式电 动刀架。实现自动换刀需要配置相 应的电路，由数控系统完成。
四、进给传动部件的计算和选型
纵、横向进给传动部件的计算和选型主 要包括： 1、确定脉冲当量 2、计算切削力 3、选择滚珠丝杠螺母副 4、设计减速箱 5、选择伺服电动机
五、控制系统硬件电路设计
根据任务书的要求，设计控制系统的硬件电 路时主要考虑以下功能： （1）接收键盘数据，控制LED显示； （2）接收操作面板的开关与按钮信号； （3）接收车床限位开关信号： （4）接收螺纹编码器信号； （5）接收电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀 位信号；
（6）控制X、Z向伺服电机的驱动器； （7）控制主轴的正转、反转与停止； （8）控制多速电动机，实现主轴有级
变速；
（9）控制交流变频器，实现主轴无级 变速；
（10）控制冷却泵启动/停止； （11）控制电动卡盘的夹紧与松开； （12）控制电动刀架的自动选刀； （13）与PC机的串行通信。
控制系统原理框图
的后端。需要注意的是，编码器的轴头与 安装轴之间必须采用无间隙柔性联接，且 车床主轴的最高转速不允许超过编码器的 最高许用转速。
5．进给系统的改造方案
（1）拆除挂轮架所有齿轮，在此寻找主轴 的同步轴，安装螺纹编码器。 （2）拆除进给箱总成，在此位置安装纵向 进给伺服电动机与同步带减速箱总成。 （3）拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮齿条， 在纵溜板的下面安装纵向滚珠丝杠的螺母座 与螺母座托架。Βιβλιοθήκη Baidu
（4）拆除四方刀架与上溜板总成，在横溜 板上方安装四工位立式电动刀架。 （5）拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副，将 滑动丝杆靠刻度盘一段锯断保留，拆掉刻度 盘上的手柄，保留刻度盘附近的两个推力轴 承，换上滚珠丝杠副。 （6）将横向进给伺服电机通过法兰座安装 到横溜板后部的纵溜板上，并与滚珠丝杠的 轴头相联。 （7）拆去三杆（丝杆、光杆与操纵杆）， 更换丝杆的右支承。
数控 系统
隔离放大器 隔离放大器 隔离放大器 隔离放大器 隔离放大器 隔离放大器 隔离放大器 隔离放大器
交流变频器
X向伺服电动机 Z向伺服电动机 刀架电动机 主轴电动机 卡盘电动机 冷却泵电动机 刀架刀位信号 限位开关信号
主轴电动机
螺纹光栅信号
数控系统的选择
C6140数控车床改造后联动轴数为二轴联动且传动 精度要求比较高，所以，决定使用JBK一306型数 控系统。JBK系统的核心是MCS一51系列的8031单 片微机，采用ISO国际标准数控代码编程，能自动 完成车削端面、内外圆、倒角等功能，并配有完 备的s、G、T、M功能。该系统尔采用模块化设计， 内部有计算机等四种模块。更换维修方便快速。 JBK一 306型系统应用最广 、功能较强 、操作使 用更方便。
普通卧式车床结构
普通卧式车床
卧式简易型数控车床
卧式简易型数控车床
螺纹编码器
电动卡盘
一、卧式车床数控化改造要求
对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和 横向进给系统改成用微机控制的、能独立运动的 进给伺服系统；将手动刀架换成能自动换刀的电 动刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预 先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程 中的切削参数、切削次序和刀具都可按程序自动 进行调节和更换，再加上纵、横向的联动进给功 能，所以，改造后的车床就可以加工出各种形状 复杂的回转零件，并能实现多工序集中，从而提 高生产效率和加工精度。
（4）计算选择步进电动机，为了 圆整脉冲当量，可能需要减速轮副， 且应有消除间隙机构。
（5）选择四工位自动回转刀架与 电动卡盘，选择螺纹编码器等。
三、机械系统的改造方案
1．主传动系统的改造方案
对普通车床进行数控化改造时，一般可保留 原有的主传动机构和变速操纵机构，这样可 减少机械改造的工作量。主轴的正转、反转 和停止可由数控系统来控制。 考虑到要提 高车床的自动化程度，需要在加工中自动变 换转速，可用交流变频器来控制主轴电动机 以实现无级变速。