发布时间 : 星期二 文章c6132普通车床； 数控化改造，机械制造，机电一体化，数控技术毕业论文，课程设计更新完毕开始阅读be90a068ddccda38376bafb9
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制方式。数控车床除了在车削毛坯时，负荷大小有较大变化外，以后的车削过程中，负荷的变化通常是很小的。因此，就切削精度而言，选择U／f恒定控制方式是能够满足要求的。但在低速切削时，需要预置较大的U／f，在负载较轻的情况下，电动机的磁路常处于饱和状态，励磁电流较大。因此，从节能的角度看，并不理想。数控车床属于高精度、快响应的恒功率负载加工设备，应尽可能选用矢量控制高性能型通用变频器，而且中、小容量变频器以电压型变频器为主。有反馈矢量控制方式虽然是运行性能最为完善的一种控制方式，但由于需要增加编码器等转速反馈环节，不但增加了费用，而且编码器的安装也比较麻烦。所以，除非对加工精度有特殊要求，一般没有必要选择此种控制方式。
目前，无反馈矢量控制方式的变频器已经能够做到在0.5Hz时稳定运行。所以，完全可以满足主运动系统的要求，而且无反馈矢量控制方式能够克服U／f控制方式的缺点，因此可以说，是一种最佳选择。
数控车床连续运转时所需的变频器容量(kVA)计算式如下：
PCN?kPM?cos?PCN?3kUMIM?10?3
ICN?kIM （2-2）
式中，PM——负载所要求的电动机的轴输出功率；
η——电动机的效率(通常约O.85)； cosφ——电动机的功率因素(通常约O.75) MU——电动机的电压，380V；
MI——电动机工频电源时的电流，为15.4A； k——电流波形的修正系数(PWM方式时取1.05-1.10)； PCN——变频器的额定容量，kVA； ICN——变频器的额定电流，A； 由公式(2-2)可得：
PCN?kP1.1?4M??7?kVA??cos?0.85?0.75
PCN?3kUMIM?10?3?3?1.1?380?15.4?10?3?11.15?kVA?
ICN?kIM?1.1?15.4?16.94?A? （2-3）
选择变频器时应同时满足以上三个等式的关系。综合以上分析计算，确定选用三菱FR-A540系列变频器，具体型号为FR-A540-7.5K-CH。 2.2.2 主轴脉冲编码器的安装
为了使改造后的数控车床能自动加工螺纹，须配置主轴脉冲编码器作为车床主轴位置信号的反馈元件，其目的是用来检测主轴转角的位置，通过主轴—脉冲编码器—数控系统—步进电机的信息转换系统，实现主轴转一转，刀架纵向移动一个导程的车螺纹运
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动。
主轴脉冲编码器的安装，通常采用两种方式：一种是同轴安装，另外一种是异轴安装。同轴安装的结构简单，缺点是安装后不能加工穿入车床主轴孔的零件，限制了工件的加工长度，而异轴安装不会遇到这种问题，因此，异轴安装较合适。主轴通过主轴箱中Ⅵ轴和Ⅸ轴的58／58及Ⅸ轴和Ⅹ轴的33／33两级齿轮(实现传动比1：1)把动力传递给挂轮轴X，见图附录1所示，主轴脉冲编码器1通过支架2固定，并通过联轴器3与闷头4相连，闷头4通过过盈配合与主轴箱内X轴连接。
C6132主轴转速范围是20~2000 r/min，可以选择欧姆龙E6B2-CWZ6C型光电脉冲编码器，其允许的最高转速为6000r/ min，所以满足设计要求。
2.3 横向进给传动系统的改造
2.3.1 横向传动系统的改造
如图2-1所示是横向传动系统的改造布置图，步进电机和减速箱安装在远离操作者的床鞍一端，拆除床鞍上原来的手动操作装置，在原来支承丝杠的轴承位置，安装角接触球轴承进行支撑，同纵向一样，滚珠丝杠一端直接充当减速器的输出轴，滚珠丝杠两端同样有两对锁紧螺母对滚珠丝杠进行预拉伸，滚珠丝杠螺母副采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙。螺母座和中拖板的连接可以利用原来的螺钉孔进行连接。
图 2-1横向传动结构图
车床进行横向进给时，由步进电机通过减速箱将动力传递给滚珠丝杠，再由滚珠丝杠带动螺母座，再通过螺母座带动中拖板做横向运动。滚珠丝杠螺母副继续采用双螺母
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螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙。 2.3.2齿轮传动间隙的消除
模数相同的两片薄齿轮2和3，齿轮2空套在齿轮3上可以做相对回转运动。在齿轮3上开有三个周向圆弧槽，齿轮2上均布着三个螺纹孔，装配时在齿轮3的槽中放置3个弹簧，数控车床在加工过程中，会经常变换移动方向。当进给方向改变时，如侧存在间隙会造成进给运动滞后于指令信号，丢失指令脉冲并产生反向死区，影响传动精度和系统稳定。因此，必须消除齿侧间隙。通常齿侧间隙的消除主要有刚性调整法和柔性调整法。刚性调整法虽然结构简单，但侧隙调整后不能自动补偿，柔性调整法是调整后齿侧间隙仍可自动补偿的调整法。因此决定采用柔性调整法中的双片齿轮错齿消隙法和周向弹簧调整法。
双片齿轮错齿消隙法 图2-2是双片齿轮错齿式消除间隙结构。两个相同齿数的薄齿轮1和2与另一个厚齿轮(图中未画出)啮合。齿轮l空套在齿轮2上并可作相对回转。每个齿轮的端面均匀分布着四个螺孔，分别装上凸耳3和8。齿轮1的端面还有另外四个通孔，凸耳8可以在其中穿过。弹簧4的两端分别钩在凸耳3和调节螺钉7上，通过转动螺母5就可以调节弹簧4的拉力，调节完毕用螺母6锁紧。弹簧的拉力使薄片齿轮1和2错位，即两个薄齿轮的左、右齿面分别紧贴在厚齿轮齿槽的左、右齿面上，消除了齿侧间隙。这种方法适合直径较大，有充分安装螺钉空间的圆柱齿轮。
2）周向弹簧调整法。同样是两个齿数、利用齿轮2上安装的螺钉顶住弹簧，装配完成后两片齿轮在弹簧力作用下的情况下错齿，从而达到消除间隙的目的。这种结构适合齿轮直径偏小，安装空间较小。
2.4 导轨的改造
由于导轨表面有明显的划痕，摩擦系数变大，会产生进给运动的失真。为了恢复导轨的精度，增加耐磨性，提高机床的稳定性，提高机床的防爬行和吸振性能，对机床导轨选用填充聚四氟乙烯软带来改造。填充聚四氟乙烯是在聚四氟乙烯中添加青铜粉、二硫化硅、玻璃纤维粉、二硫化铜、石墨、聚苯等填充剂，使聚四氟乙烯的性能改善如下：(1)耐负荷变形可提高5倍；(2)刚性提高4～5倍；(3)热膨胀系数减小1／3—1／2；(4)导热率提高2倍；(5)硬度提高10％；(6)抗压强度增加2～3倍。
在利用填充聚四氟乙烯软带对原车床导轨贴塑的工作中，主要是对粘接工艺的控制。具体工艺为：首先对原导轨进行刮研，保证粘贴前导轨的表面粗糙度1.6—6.3um，平面度达到0．01／1000精度；选用厚度为1.5mm的软带，用钠基溶液处理聚四氟乙烯软带表面；粘接前需对金属导轨粘接面除锈去油，可先用砂布、砂纸或钢丝刷清除锈斑杂质，然后再用丙酮擦洗干净、晾干；专用胶须随配随用，按A组份／B组份=1／l的重量比混合，搅拌均匀后即可涂胶。可用“带齿刮板”或lmm厚的胶木片进行涂胶。专用胶可纵向涂布于金属导轨上，横向涂布于软带上，涂布应均匀，胶层不宜过薄或太厚，胶层厚度控制在0.08—0.12mm之间；软带刚粘贴在金属导轨上时需前后左右蠕动一下，使
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其全面接触，要用手或器具从软带长度中心向两边挤压，以赶走气泡。用重物加压或扣压于床身导轨上，加压均匀，压强通常为0.05—0.1MPa。加压前在软带面上覆盖一层油纸或在加压面上涂一薄层润滑脂或机油，防止胶粘剂粘接加压物。软带粘接后约24小时固化(环境温度15℃以上)，可清除余胶，切去软带工艺余量，并倒角；对软带进行开油槽和刮研，油槽深度可为软带厚度的1／2—2／3，油槽离开软带边缘至少6mm以上，刮研要求达到与导轨面接触面积为：全长不少于75％，全宽上不少于50％。
2.5 刀架部分的改造
型号及主轴中心高度，选用常州市宏达机床数控设备厂生产的LD4-C6132型电动刀架，该刀架内带120W三相交流异步电动机用于驱动正转选刀。内置的4只霍尔元件检测刀位位置拆除原手动刀架和小拖板，安装由数控系统控制的四工位电动刀架。根据车床的，电动机反转完成刀具定位锁紧。安装时，拆除车床上的原小拖板，置刀架于中拖板上，卸掉电机风罩，逆时针方向转动电机，使刀架转动到45°左右时，装上螺钉，然后固定刀架即可。电机安装图见附录1。
LD4-C6132型电动刀架技术参数见表2-1。电动刀架的安装较为方便，安装时必须注意以下两点：
1)电动刀架的两侧面与原车床纵、横向的进给方向平行；
2)电动刀架与系统的连线在安装时应合理，以免加工时切屑、冷却液及其它杂物磕碰电动刀架连线。
1、2—薄齿轮 3、8—凸耳 4—弹簧 5、6—螺母 7—调节螺钉
图 2-2 双圆柱薄片齿轮错齿消隙结构
根据以上分析可初步确定车床改造的总体布置方案，如图2-4所示。
由于导轨表面有明显的划痕，摩擦系数变大，会产生进给运动的失真。为了恢复导轨的精度，增加耐磨性，提高机床的稳定性，提高机床的防爬行和吸振性能，对机床导
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