车床的数控改造

叶永青(西安微电机研究所)

 

1 引  言

 

    我国的经济型机床数控改造经1986年全国评比，从48个投标单位中筛选出5个单位：西安微电机研究所、南京微分电机厂、常州电机电器厂、大连计算机应用研究所、新都电子仪器厂。西安微电机研究所设计的系统被评为性价比第二名，特点是功能多，编程容易，力矩大，速度快，性能好，已从研究向商品化发展。由厂(汉江机床厂)、校(北京工业大学)、所(西安微电机研究所，陕西机械研究院)三结合组建的“大众数控集团公司”已从1988年对外开展业务。本公司可向广大用户提供数控系统、计算机、机床配套件(包括滚珠丝杠副等滚动部件及其配套件)和承担车床、铣床、磨床的数控改造。

 

    机床数控化是今后机床加工工业发展的方向，是我国“七五”、“八五”计划重点发展项目之一。我国现有旧机床320万台，主要靠改造。新机床急待配数控系统。

 

    数控车床不仅解决用常规方法无法或难以加工的复杂零件加工，而且为多品种、中小批量生产的柔性加工自动化开创一条新的途径。只要输入不同的程序，就能在同一台数控车床上自动加工多种不同的零件。

 

    经济型数控车床****特点是“经济”，操作简单，易维护，一台全自动车床需要几十万元，一个加工中心要耗资上百万，甚至几百万元，经济型数控车床造价相对低廉，约2万元，很适合我国国情。本文以c620—1车床为例，介绍车床的数控改造。

 

2传动系统

 

2.1主传动系统

 

    为了减少车床改造的工作量及费用，在没有特别要求的情况下，****保留原车床的主传动系统，采用手动变速。主传动路线为：主电机一皮带传动一主轴箱一主轴。

 

2.2进给传动系统

 

    纵向：步进电动机一消隙齿轮箱一中间连接轴一滚珠丝杠副一床鞍。

 

    横向：步进电动机一消隙齿轮箱一滚珠丝杠副一滑鞍一刀架。

 

3零部件选择

 

    本系统采用北京工业大学的std总线机bkc数控装置，或采用陕西电子研究所的jwk-5计算机bkc专用数控装置，并配大力矩160bf、110bf步进电动机和磁电式脉冲编码器，以及陕西机械研究院的电动回转刀架、汉江机床厂生产的滚珠丝杠副等。

 

3.1 std总线机

 

    std总线机用标准总线功能模板组合，美国首先使用，现已遍及各工业发达国家。我所改造的车床使用std—bus组成的bkc数控装置，该系统功能较全，编程容易。std—bus组成的bkc步进电动机驱动车床数控系统如图1所示。

3．2 jwk一5专用数控机

 

    该计算机采用单板结构，结构简单，可靠性高，造价比std总线机低廉，输入电流小(5v，1a)，并采用线性电源，有过流保护、欠压保护、开机保护、开机空位功能及静态电流自动减半功能。用户内存32k，动态任意输入o～999个程序，加工程序任意长，且可从任意行加工，用户程序可随时固化。有速度倍率功能。加工程序插入、删除、查询都很方便。我所已用它开发了bkc2—5(高低压)、bkc2—6(恒流)、bkc2—7(细分)等型号的车床专用数控装置。

 

3．3步进电动机

 

    步进电动机是一种把电脉冲讯号变换成角位移的执行元件。角位移量与输入脉冲成正比，时间与输入脉冲同步，可通过脉冲率(每秒脉冲数)调速，可正、反转运行。在一相绕组长期通电状态下具有自锁能力，输出转角空位精度无累计误差。当控制脉冲的频率一定时，步进电动机的转速不变(在规定的条件下)，是经济型数控系统的理想执行元件，具有步距角小(0.36°)、电流小、功耗小、运行频率高、转动平稳、力矩大、价格高等特点。

 

3.4磁电式脉冲编码器

 

    车螺纹用磁电式脉冲编码器，由脉冲测速发电机和数字电路组成，是一种主轴参数位置讯号反馈元件。编码器中装有霍尔元件，重复进刀时，通过它可很容易地找到加工螺纹时的原点(否则螺纹就要乱扣)，当找到原点后，编码器就把讯号送入计算机，计算机按螺纹加工程序运算后，把讯号输给驱动系统，驱动步进电动机，进行螺纹