用華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)對(duì)C6132車(chē)床進(jìn)行數(shù)控改造設(shè)計(jì)
我校用3萬(wàn)元左右的資金成功地改造了一臺(tái)數(shù)控車(chē)床，方法簡(jiǎn)便，不需要專(zhuān)家指導(dǎo)，一般企業(yè)或?qū)W校的工廠都有能力進(jìn)行改造。下面作簡(jiǎn)單介紹。
1 機(jī)械部分的改造
把C6132普通車(chē)床改成數(shù)控車(chē)床的主要改造部位：主電動(dòng)機(jī)和水泵電動(dòng)機(jī)能分別通過(guò)M03、M04、M05、陰刀、M09等指令來(lái)進(jìn)行控制；把原來(lái)的手動(dòng)進(jìn)給改成微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)二軸聯(lián)動(dòng)；為實(shí)現(xiàn)螺紋車(chē)削在主軸后端加一光電編碼器。
機(jī)械部分的改造，在原機(jī)床的基礎(chǔ)上，去掉掛輪箱(保留三星齒輪)、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架部分，保留大拖板、中拖板。
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(a)改造前的三星齒輪
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(b)安裝了光電編碼器后的三星齒輪
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1.交換齒輪 2.二星齒輪 3.主軸 4.光電編碼器
圖1 光電編碼器的安裝 |
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1.X軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 2.J7型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速器接日 3.X軸聯(lián)軸器 4.X軸滾珠絲杠 5.Z軸滾珠絲杠 6.Z軸聯(lián)軸器 7.J6型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速器接口 8.Z軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)
圖2 改造后進(jìn)給結(jié)構(gòu)示意圖 |
- 光電編碼器的安裝利用掛輪箱中的三星齒輪，找到與主軸傳動(dòng)比為1:1的傳動(dòng)齒輪，采用同心套通過(guò)一個(gè)固定支架與光電編碼器相聯(lián)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
- 縱、橫向絲杠的改造去掉機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，安裝上滾珠絲杠、減速器接口、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。X軸傳動(dòng)比為5:3, Z軸的傳動(dòng)比為1:1。這類(lèi)小型機(jī)床在中間設(shè)置一級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的目的是提高伺服電動(dòng)機(jī)的使用壽命。對(duì)于瞬時(shí)性的快速起、停起到一定的緩沖作用。改造后機(jī)床的傳動(dòng)進(jìn)給示意圖如圖2所示。
2 電控部分的改造
華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放性好，所以改造非常簡(jiǎn)單。具體方法為全部拆除原車(chē)床的電控線路。對(duì)單速電動(dòng)機(jī)，直接從數(shù)控系統(tǒng)的電控柜中出線與主軸電動(dòng)機(jī)的U2、 V2、W2和冷卻泵電動(dòng)機(jī)的U6、V6、W6連接。對(duì)于雙速電動(dòng)機(jī)，除了直接連線以外還應(yīng)對(duì)電控柜和系統(tǒng)軟件中的內(nèi)置PLC系統(tǒng)程序STEP.DAT進(jìn)行相應(yīng)的修改。
3 微機(jī)系統(tǒng)控制部分的設(shè)置
對(duì)于一般車(chē)床的改造只須對(duì)以下兩部分系統(tǒng)配置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置就可以了。一是軸參數(shù)，二是內(nèi)置PLC的編碼。
在華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)軟件中輸入正確的口令以后就可以對(duì)軸參數(shù)進(jìn)行設(shè)置了。不同的用戶(hù)在改造車(chē)床時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲杠之間選擇的傳動(dòng)比是不同的，同時(shí)絲杠的螺距也不同，所以為了適用不同的傳動(dòng)比，華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)有用的工具，通過(guò)設(shè)置一對(duì)電子齒輪的比值來(lái)對(duì)實(shí)際的傳動(dòng)比進(jìn)行調(diào)整。下面以我校數(shù)控改造的車(chē)床為例進(jìn)行說(shuō)明。
我們對(duì)X軸選用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角θ=0.9°。，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲杠之間的傳動(dòng)比I=3/5，絲杠的螺距P=4mm，因此，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)可設(shè)置為360/0.9=400，則脈沖當(dāng)量為Q=(θ/360)PI=3/500。
現(xiàn)設(shè)電子齒輪比為大，編程時(shí)要在X方向移動(dòng)10mm的距離，以車(chē)床精度為0.01mm計(jì)算，則系統(tǒng)要在X軸方向發(fā)送10000個(gè)脈沖。也就是說(shuō)系統(tǒng)在x方向發(fā)1000個(gè)脈沖以后，X方向應(yīng)移動(dòng)10mm的距離，則有下面的計(jì)算式成立：
10=1000QIi=1000×(3/500)Ii
則Ii=5/3
Z軸可以根據(jù)以上的方法進(jìn)行類(lèi)似的計(jì)算處理。另外，如果主電動(dòng)機(jī)采用雙速電動(dòng)機(jī)，則系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置支持S1、S2高低速轉(zhuǎn)化的硬件。這里華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)配有內(nèi)置PLC，只要在原程序STEP.DAT文件中利用PLC編程語(yǔ)言增設(shè)相應(yīng)的接點(diǎn)即可。
4 系統(tǒng)軟件的安裝
華中數(shù)控系統(tǒng)軟件可以在DOS或bbbbbbS兩種環(huán)境中運(yùn)行。
值得注意的是：如果是在bbbbbbS平臺(tái)下工作，在啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用程序CNC.EXE之前，應(yīng)將bbbbbbS中的屏幕保護(hù)程序設(shè)置為空狀態(tài)，否則一旦運(yùn)行屏幕保護(hù)程序數(shù)控系統(tǒng)將停止運(yùn)行。如果是在DOS平臺(tái)下安裝數(shù)控系統(tǒng)程序，則應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：PC機(jī)應(yīng)在386以上；彩色顯示器；內(nèi)存的配置應(yīng)大于 4MB；在CONGFIG.SYS文件中應(yīng)設(shè)置Device=c:\dos\Himem.sys和Device=c:\dos\EMM386.EXE 8000語(yǔ)句。
我校利用華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)對(duì)一臺(tái)江西第五機(jī)床廠生產(chǎn)的C6132型普通車(chē)床進(jìn)行改造以后，經(jīng)測(cè)試各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均已達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運(yùn)行半年以來(lái)一切平穩(wěn)，沒(méi)有發(fā)生任何故障。
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