摘要：本文主要是眾為興數(shù)控系統(tǒng)加伺服方案在普通車床改造為自動(dòng)數(shù)控車床的應(yīng)用介紹，并就眾為興CNC4220車床控制系統(tǒng)作了詳細(xì)說(shuō)明，為廣大車床廠家和終端用戶帶來(lái)一個(gè)性價(jià)比極佳的車床數(shù)控配套及改造方案。
關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 車床加工 數(shù)控車床 伺服 車床改造 自動(dòng)送料
引言
數(shù)控機(jī)床是一種通過(guò)數(shù)字信息，控制機(jī)床按給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)電一體化的加工裝備，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已是現(xiàn)代制造業(yè)的重要標(biāo)志之一，在中國(guó)制造業(yè)中，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，是一個(gè)企業(yè)綜合實(shí)力的體現(xiàn)。數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡(jiǎn)稱，它集通用性好的萬(wàn)能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點(diǎn)于一身，是國(guó)內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床。
車床的工藝范圍很廣，能加工各種回轉(zhuǎn)表面的加工，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽、成形回轉(zhuǎn)面、端平面和各種螺紋等，還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和滾花等工作，如下圖所示。
普通車床改造為數(shù)控車床的強(qiáng)大需求
由于數(shù)控設(shè)備的普及卻受到一定條件的限制 ,一是數(shù)控設(shè)備價(jià)格昂貴 ,特別是小企業(yè)想徹底更新?lián)Q代 ,資金上受到限制 ;二是企業(yè)現(xiàn)有的老式設(shè)備一下子棄之不用 ,也是對(duì)資源的一種浪費(fèi)。如果把現(xiàn)有的機(jī)加工設(shè)備通過(guò)一些數(shù)控技術(shù)改造 ,提高其自動(dòng)化能力 ,則即給企業(yè)節(jié)約了資金 ,又能充分利用現(xiàn)有資源 ,做到兩全其美 ! 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在車床設(shè)備領(lǐng)域,使普通車床得以升級(jí),升級(jí)后的設(shè)備由普通機(jī)床變?yōu)樽詣?dòng)化的數(shù)控機(jī)床。生產(chǎn)效率高了。給用戶帶來(lái)更高的收益。
常見的車床控制技術(shù)比較：
目前國(guó)內(nèi)使用的車床控制方式：
純?nèi)斯た刂疲?/p>
桌上簡(jiǎn)易小車床：通過(guò)成型刀與專用夾具完成零件的加工。這種方式操作的工的勞動(dòng)強(qiáng)度大。品質(zhì)不可控制，進(jìn)刀速度與力度全由人工實(shí)施。調(diào)試麻煩。
半自動(dòng)臥式車床: 通過(guò)成型刀或普刀具完成零件的加工。這種方式操作的工的勞動(dòng)強(qiáng)度大。品質(zhì)較桌上簡(jiǎn)易車床穩(wěn)定，進(jìn)刀速度與力度全由機(jī)械部分半自動(dòng)實(shí)施。不能加工圓弧。
自動(dòng)液壓車床：自動(dòng)液壓車床是在桌上簡(jiǎn)易小車床的基礎(chǔ)上加入了PLC自動(dòng)控制結(jié)合液壓流量手動(dòng)調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加工，原理通過(guò)成型刀與專用夾具由液壓油缸推動(dòng)刀具實(shí)現(xiàn)零件的加工。這種方式將效率提高。品質(zhì)較好，進(jìn)刀速度與力度全由油壓與閥門決定相對(duì)穩(wěn)定。機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜調(diào)試麻煩適合大批量生產(chǎn)。
自動(dòng)控控制：
是國(guó)外主推的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定編程靈活得到廣大用戶的認(rèn)可. 作為國(guó)產(chǎn)一線數(shù)控系統(tǒng)廠家——眾為興數(shù)控分析了國(guó)人操作風(fēng)格的基礎(chǔ)上，針對(duì)經(jīng)濟(jì)型車床提供一完善的解決方案；今天帶給大家的是深圳眾為興開發(fā)的CNC4220運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，就是一套典型方案。
圖一(改造前)
主要部件的改造
主軸前端裝有卡盤，用以?shī)A持工件，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)變速機(jī)構(gòu)，把動(dòng)力傳給主軸，使主軸帶動(dòng)工件按規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)主軸運(yùn)動(dòng)。主軸的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不變。將原手動(dòng)調(diào)速的直流電機(jī)。改成交流電機(jī)用變頻器驅(qū)動(dòng)，或改用伺服電機(jī)采用速度控制方式。用伺服電機(jī)速度控制方式有一個(gè)好處用1:1的傳動(dòng)比可直接用伺服的編器碼器作為主軸編碼器節(jié)省成本。伺服為作主軸響映速度快。在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)力矩恒定。這部分接線也簡(jiǎn)單。只需接調(diào)速度的模擬量。正反正控制調(diào)速電壓的極性即可。
受機(jī)床本身尺因素，X軸行程太短。如更換電動(dòng)刀架或按裝多把排刀位置不夠。宗合考慮多種因素刀架部件保持原來(lái)排刀設(shè)計(jì)不變。
將原來(lái)手動(dòng)進(jìn)給的手搖刻度盤取下來(lái)，裝上連電機(jī)固定座通過(guò)連軸器與步進(jìn)電機(jī)即可。傳動(dòng)螺桿可以保持不變，驅(qū)動(dòng)部分我們選用JABao56電機(jī),403DM驅(qū)動(dòng)器。
尾座的功用是用后頂尖支承長(zhǎng)工件。在尾座上還可以安裝鉆頭等孔加工刀具進(jìn)行孔加工。機(jī)臺(tái)本身就已經(jīng)設(shè)計(jì)好這部分保持不變.
這部分保持原有設(shè)計(jì)。如要達(dá)到更高精度可更換成直線導(dǎo)軌加滾珠絲桿做為傳動(dòng)部件。在這里給大家講解改裝過(guò)程。在實(shí)際改造時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需求選用精密部件。
桌面車床功能簡(jiǎn)單，其配電柜相對(duì)簡(jiǎn)單。針對(duì)上面的這臺(tái)小車床我們要裝主軸及XZ軸驅(qū)動(dòng)器、 電源、電源濾波器、接線端子排、空氣開關(guān)及輸入、輸出接線板。如下圖：
圖二(電柜)
設(shè)備的穩(wěn)定性與電柜的布局，走線，散熱有著緊密的關(guān)系。這點(diǎn)請(qǐng)嚴(yán)格遵守強(qiáng)弱電分開走線大功率驅(qū)動(dòng)器通風(fēng)散熱的原則，重要信號(hào)線都要采用屏蔽線，機(jī)床本身要接大地。
床身是車床的基本支承件。在床身上安裝著車床的各個(gè)主要部件，使它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡。這部分的改動(dòng)主要工作量在于移動(dòng)軸電機(jī)的裝配，與機(jī)械傳動(dòng)部件的安裝。其次就是潤(rùn)滑系統(tǒng)與保護(hù)裝置的安裝。這部分可選擇性的添加相應(yīng)配件.
機(jī)械改動(dòng)部分：
圖一的主機(jī)改動(dòng)部分為兩個(gè)手搖進(jìn)給刻度盤，改進(jìn)為兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)連軸器驅(qū)動(dòng)螺桿進(jìn)行傳動(dòng)。改好后的實(shí)物請(qǐng)見圖三.
圖三
AB分別為X、Z軸步進(jìn)電機(jī)
CD分別為X、Z軸連軸器
CNC4220作為一款通用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床控制系統(tǒng)。功能全面，完全兼容兩軸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系車床可直接配套到標(biāo)準(zhǔn)兩軸數(shù)控車床。是手動(dòng)車床改造理想之選。適用于桌面簡(jiǎn)易手搬車床、手動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)兩軸車床、自動(dòng)液壓自動(dòng)車床的改造，或老式數(shù)控車床系統(tǒng)升級(jí)更新。
簡(jiǎn)易手搬、手動(dòng)車床最大的一個(gè)缺點(diǎn)就是耗人力，加工出來(lái)的產(chǎn)品精度差。效率低。而液壓自動(dòng)車床則存在著調(diào)試麻煩。需要經(jīng)驗(yàn)老練的大師傅調(diào)機(jī)與磨刀。受PLC內(nèi)存限制通常其自動(dòng)控制程序只能固化幾道工序。工序多了就要分多臺(tái)機(jī)成本高，用不同的PLC程序。一但更換產(chǎn)品，調(diào)機(jī)與改PLC程序都要花上幾天時(shí)間(改機(jī)械結(jié)構(gòu)，PLC程序需要機(jī)床廠家修改還需要附費(fèi))。液壓車床是由液系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，通常幾把刀都是同時(shí)工作的，各閥門流量調(diào)節(jié)麻煩，液壓泵壓力不穩(wěn)定導(dǎo)致進(jìn)刀速度不穩(wěn)定加工效果差。手動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)車床加工復(fù)雜的工件需要經(jīng)驗(yàn)老練的大師傅。動(dòng)用成型刀才能完成。上述三種車床不支持插補(bǔ)，稍復(fù)雜均的工件需要用到成型刀，可操作性差。眾所周知機(jī)械設(shè)備越復(fù)雜故障率相對(duì)越高。在采用CNC4220數(shù)控系統(tǒng)后，就可以很好解決上述三種方式存大的缺點(diǎn)提高效率。簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)提高穩(wěn)定性。CNC4220支持自動(dòng)送料功能，對(duì)操機(jī)人員要求低，編好程序后結(jié)合自動(dòng)送料無(wú)需人工捍扜可全天候不間斷工作。而且一個(gè)人可以同時(shí)維護(hù)十多部機(jī)器。在用工條件日益沖突的今天，能夠有效的解決招工荒的難題，減少人工成本同時(shí)又提升了制造效率，宗上所述，普車升級(jí)改造是一大趨勢(shì)，CNC4220采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G代碼編程操作簡(jiǎn)單，完全兼容標(biāo)準(zhǔn)車床功能，是數(shù)控車床廠家配套、升級(jí)、改造的理想系統(tǒng)。CNC4220具備通用輸入與輸出點(diǎn)各24個(gè)，兩組0-10V模擬量輸出，兩組步進(jìn)或伺服控制輸出，只要有用到運(yùn)動(dòng)與IO邏輯控制的場(chǎng)合都可以應(yīng)用。也可以用于各種專用機(jī)床的改造與升級(jí)中.上面只講到一個(gè)例子。希望能起到舉一反三的作用。
