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车床/数控车床 |
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众为兴CNC在普通数控车床改造中的应用 |
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作者：众为兴数控技术有限公司 唐小兵 |
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摘要：本文主要是众为兴数控系统加伺服方案在普通车床改造为自动数控车床的应用介绍，并就众为兴CNC4220车床控制系统作了详细说明，为广大车床厂家和终端用户带来一个性价比极佳的车床数控配套及改造方案。
关键词：运动控制系统 车床加工 数控车床 伺服 车床改造 自动送料
引言
数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在中国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。
车床的工艺范围
车床的工艺范围很广，能加工各种回转表面的加工，如内外圆柱面、圆锥面、环槽、成形回转面、端平面和各种螺纹等，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作，如下图所示。
目前国内使用的车床控制方式：
纯人工控制：
桌上简易小车床：通过成型刀与专用夹具完成零件的加工。这种方式操作的工的劳动强度大。品质不可控制，进刀速度与力度全由人工实施。调试麻烦。
半自动卧式车床: 通过成型刀或普刀具完成零件的加工。这种方式操作的工的劳动强度大。品质较桌上简易车床稳定，进刀速度与力度全由机械部分半自动实施。不能加工圆弧。
自动液压车床：自动液压车床是在桌上简易小车床的基础上加入了PLC自动控制结合液压流量手动调节可实现全自动加工，原理通过成型刀与专用夹具由液压油缸推动刀具实现零件的加工。这种方式将效率提高。品质较好，进刀速度与力度全由油压与阀门决定相对稳定。机器结构复杂调试麻烦适合大批量生产。
自动控控制：
是国外主推的嵌入式运动控制器，功能强大，性能稳定编程灵活得到广大用户的认可. 作为国产一线数控系统厂家——众为兴数控分析了国人操作风格的基础上，针对经济型车床提供一完善的解决方案；今天带给大家的是深圳众为兴开发的CNC4220运动控制系统，就是一套典型方案。
桌面小车床改造数控系统方案
改造前
主要部件的改造
主轴
主轴前端装有卡盘，用以夹持工件，由电动机经变速机构，把动力传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主轴运动。主轴的机械传动结构不变。将原手动调速的直流电机。改成交流电机用变频器驱动，或改用伺服电机采用速度控制方式。用伺服电机速度控制方式有一个好处用1:1的传动比可直接用伺服的编器码器作为主轴编码器节省成本。伺服为作主轴响映速度快。在额定转速范围内力矩恒定。这部分接线也简单。只需接调速度的模拟量。正反正控制调速电压的极性即可。
刀架
受机床本身尺因素，X轴行程太短。如更换电动刀架或按装多把排刀位置不够。宗合考虑多种因素刀架部件保持原来排刀设计不变。
XZ移动轴
将原来手动进给的手摇刻度盘取下来，装上连电机固定座通过连轴器与步进电机即可。传动螺杆可以保持不变，驱动部分我们选用JABao56电机,403DM驱动器。
尾座
尾座的功用是用后顶尖支承长工件。在尾座上还可以安装钻头等孔加工刀具进行孔加工。机台本身就已经设计好这部分保持不变.
床鞍
这部分保持原有设计。如要达到更高精度可更换成直线导轨加滚珠丝杆做为传动部件。在这里给大家讲解改装过程。在实际改造时可以根据实际需求选用精密部件。
配电柜
桌面车床功能简单，其配电柜相对简单。针对上面的这台小车床我们要装主轴及XZ轴驱动器、 电源、电源滤波器、接线端子排、空气开关及输入、输出接线板。如下图：
电柜
设备的稳定性与电柜的布局，走线，散热有着紧密的关系。这点请严格遵守强弱电分开走线大功率驱动器通风散热的原则，重要信号线都要采用屏蔽线，机床本身要接大地。
床身
床身是车床的基本支承件。在床身上安装着车床的各个主要部件，使它们在工作时保持准确的相对位置或运动轨迹。这部分的改动主要工作量在于移动轴电机的装配，与机械传动部件的安装。其次就是润滑系统与保护装置的安装。这部分可选择性的添加相应配件.
机械改动部分：
图一的主机改动部分为两个手摇进给刻度盘，改进为两个步进电机通过连轴器驱动螺杆进行传动。改好后的实物请见图三.
AB分别为X、Z轴步进电机
CD分别为X、Z轴连轴器
CNC4220作为一款通用经济型数控车床控制系统。功能全面，完全兼容两轴标准数控系车床可直接配套到标准两轴数控车床。是手动车床改造理想之选。适用于桌面简易手搬车床、手动标准两轴车床、自动液压自动车床的改造，或老式数控车床系统升级更新。
改造后的经济效益
简易手搬、手动车床最大的一个缺点就是耗人力，加工出来的产品精度差。效率低。而液压自动车床则存在着调试麻烦。需要经验老练的大师傅调机与磨刀。受PLC内存限制通常其自动控制程序只能固化几道工序。工序多了就要分多台机成本高，用不同的PLC程序。一但更换产品，调机与改PLC程序都要花上几天时间(改机械结构，PLC程序需要机床厂家修改还需要附费)。液压车床是由液系统驱动的，通常几把刀都是同时工作的，各阀门流量调节麻烦，液压泵压力不稳定导致进刀速度不稳定加工效果差。手动标准车床加工复杂的工件需要经验老练的大师傅。动用成型刀才能完成。上述三种车床不支持插补，稍复杂均的工件需要用到成型刀，可操作性差。众所周知机械设备越复杂故障率相对越高。在采用CNC4220数控系统后，就可以很好解决上述三种方式存大的缺点提高效率。简化机械结构提高稳定性。CNC4220支持自动送料功能，对操机人员要求低，编好程序后结合自动送料无需人工扞扜可全天候不间断工作。而且一个人可以同时维护十多部机器。在用工条件日益冲突的今天，能够有效的解决招工荒的难题，减少人工成本同时又提升了制造效率，综上所述，普车升级改造是一大趋势，CNC4220采用国际标准G代码编程操作简单，完全兼容标准车床功能，是数控车床厂家配套、升级、改造的理想系统。CNC4220具备通用输入与输出点各24个，两组0-10V模拟量输出，两组步进或伺服控制输出，只要有用到运动与IO逻辑控制的场合都可以应用。也可以用于各种专用机床的改造与升级中.上面只讲到一个例子。希望能起到举一反三的作用。(end)
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(11/19/2010) |
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