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ca6140臥式車床的數(shù)控化改造

日期：2010年01月07　來源：沈陽第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：ca6140
    本例為應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對(duì)CA6140臥式車床進(jìn)行自動(dòng)化和精密化的改造，ca6140經(jīng)改造后的機(jī)床完全能實(shí)現(xiàn)外圓、錐度、螺紋、端面等加工的自動(dòng)控制，機(jī)床提高了原機(jī)床的生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
    本數(shù)控化改造主要圍繞在車床上增設(shè)數(shù)控裝置和執(zhí)行元件，選擇合適的機(jī)床伺服系統(tǒng)等方面進(jìn)行。
    要求將CA6140臥式車床改造成用MCS一51系列單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓弧ca6140插補(bǔ)功能。要求該車床增配自機(jī)床動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架和主軸編碼器，具有螺紋切削的功能。系統(tǒng)橫向分辨率達(dá)到0.005mm。
    1．設(shè)計(jì)參數(shù)
    1)機(jī)床最大加工直徑：在床身上400mm，在床鞍上210mm。
    2)最大加工長度：100mm。
    3)拖板及刀架重力：縱向：1000N，橫向：600N。
    4)刀架快移速度1／，ax：縱向：2m／min，橫向：1m／min。
    5)最大進(jìn)給速度：縱向：0．6m／min，橫向：0．3m／min。
    6)定位精度：±0．015mm。
    7)主電動(dòng)機(jī)功率：7．5kW。
    8)啟動(dòng)加機(jī)床速時(shí)間：30ms。
    9)脈沖當(dāng)量：縱向：0．01mm／步，橫向：0．005mm／步。
    10)最小分辨率：縱向：0．01mm，橫向：0．005mm。
    2．總體方案的確定
    (1)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式和伺服控制系統(tǒng)的選擇。ca6140由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床應(yīng)具有定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、米／英制螺紋加工等功能，故選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。
    (2)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的選擇。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式，可以采用8位微機(jī)。ca6140由于MCS一51系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、機(jī)床抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)，故采用MCS一51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。
    該控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I／O接口及光電隔離電路、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用兩排數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。
    (3)機(jī)械傳動(dòng)方式。為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，ca6140采用齒輪絲杠的減速方式；為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副取代原車床絲杠；為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，機(jī)床采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)；齒輪傳動(dòng)也采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。

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