普通臥式車床的數控化改造

李磊，張建平，紀彬，周大志（黑龍江省科學院自動化研究所，哈爾濱150090）

普通臥式車床的數控化改造

李磊，張建平，紀彬，周大志
（黑龍江省科學院自動化研究所，哈爾濱150090）

介紹了利用GSK928-TE型數控系統改造C6132普通臥式車床的方法，詳細分析了機械、電氣部分改造方案和工作原理。對C6132普通臥式車床的X、Z兩軸進行數控化改造，增加了換刀刀架和滾珠絲杠等傳動部分，同時配備上廣數生產的GSK928-TE型數控系統，經過調試，實現了加工元件的數控化加工過程。改造后的車床投入使用運行穩定，收到良好的經濟效益，具有較高的推廣應用價值。

臥式車床；數控化；車床機械傳動系統改造

現代社會所需要的工業產品對精度的要求越來越高、外形越來越復雜、產品的更新換代速度也越來越快，因此，傳統的普通車床難以滿足快速增長的產品加工要求。而數控車床不僅可以滿足上述產品的加工要求，還具有受人為因素影響小、批量生產的產品精度一致、加工程序存儲修改方便等優點。因此，數控車床明顯優于普通車床，在工廠中應該大規模推廣應用。但是，數控車床的應用也受到許多條件的限制。首先，數控車床價格昂貴，一次性投資巨大，中小企業常是心有余而力不足。目前，各企業有大量的普通車床，完全用數控車床替換不現實，而且被替代下的車床閑置后又會造成浪費。要較好地解決上述問題，應走普通車床數控改造之路。由于車床技術的不斷進步，車床改造成為了一個“永恒”的話題。低成本普通車床數控化改造是一項適合我國國情的先進實用技術，同時也是一項提升我國車床數控化率的有效途徑［1］。

1　改造方案

對C6132車床的數控化改造方案主要有以下3點內容：.

第一，恢復原普通車床的所有功能。

第二，在普通車床上加裝CNC數控系統，進而可實現計算機程序G代碼控制車床工作，完成加工元件的任務。

第三，為提高精度、效率和自動化程度，對原有機械、電氣部分進行翻新更新。

車床數控改造主要分4個步驟：改造方案的確定、改造的技術準備、改造實施和改造驗收后期工作［2］。改造方案的確定包括以下4個方面：

第一，機械維修與電氣改造。第二，先易后難、先局部后整體。第三，選擇電氣系統。第四，改造范圍的確定。

由于常用品牌數控系統的基本功能大同小異，所以合理選擇適合C6132的可選功能，放棄不實用或用不上的可選功能的數控系統，對提高改造方案的性價比大有裨益。本方案選用了廣數生產的GSK928-TE型車床數控系統。該數控系統應用高速CPU和大規模集成電路構成控制核心，帶有液晶顯示屏，中文操作界面，可匹配步進電機或伺服電機，可識別23種G指令，功能十分強大。

2　機械部分的改造

將GSK928-TE型數控系統和原普通車床連接成一個整體，還需對原車床機械部分進行改造:

第一，直線導軌。加裝直線導軌，導軌除了具有普通車床的導向精度和工藝性外，還具有良好的耐摩擦磨損特性，可在保證有足夠剛度的同時，保證加工的精度。

第二，滾珠絲杠。將原滑動絲杠換成滾珠絲杠。滾珠絲杠摩擦損失小，傳動效率在90%以上，啟動力矩和運行力矩十分接近，因此可滿足較高精度元件的加工要求。

第三，自動換刀裝置。拆除原車床上的刀架和小拖板，更換安裝LD 6-6132型六角回轉刀架。LD 6-6132型刀架具有良好的強度和剛度，可安裝上6把不同的刀具，按照數控系統的指令進行換刀。

3　電氣部分的改造

本方案保留了原C6132車床電器元件中的變壓器、接觸器等電氣元件，并按需配置了4臺電動機，分別是：主軸電動機M 1、潤滑泵電動機M 2、冷卻泵電動機M 3和刀架電動機M 4，改造后電控箱的電氣原理圖如圖1所示［3］。從電氣原理圖中分析得出，由M功能口輸出的指令控制中間繼電器KA1、KA2、KA3的觸頭開關動作，從而控制接觸器KM 1、KM 2的通斷，主軸電動機M 1的正轉、反轉和停止動作。通過中間繼電器KA4、KA5控制KM 3、KM 4的通斷，從而控制冷卻泵電動機M 3的正轉、反轉和停止動作。由T功能口輸出信號，控制刀架電動機M 4的正轉、反轉動作。

圖1　電氣控制原理圖Fig.1 Electricity control schem e

在數控車床中，車床參考點類似于坐標原點，對于刀位點的定位至關重要，直接關系到產品的精度。在本改造項目中，在床身適當的位置加裝了多對行程開關，在實現參考點的定位功能同時，還實現了X、Z軸運動方向的超程保護功能，具體電氣原理圖如圖2所示。

圖2　極限保護電氣控制原理圖Fig.2 Lim itelectricity controlscheme

4　結語

本文提出的普通車床數控化改造方案是在普通車床的機械部分進行簡單改造，對其X、Z兩軸進行數控化改造，增加了自動刀架和滾珠絲杠等傳動部分，再配備上廣數生產的GSK928-TE型數控系統，經過調試，實現了用計算機程序輸出G指令，控制改造后的C6132完成了元件的數控化加工過程。改造后的車床，最小移動單位為0.001mm，大大提高了加工精度。該方案具有操作簡單、改造方便和經濟性好等優點，具有較高的推廣應用價值。

［1］李莉芳，周克媛，黃偉.數控技術及應用［M］.北京:清華大學出版社，2012.

［2］劉濱生.淺談普通車床的數控化改造［J］.黑龍江科技信息，2010，（06）：10.

［3］趙中敏.數控機床電器系統優化重構研究［J］.機床電器，2009，（06）：26-28.

D igitalized T ransform ation of General Horizontal Lathe

LILei，ZHANG Jian-ping，JIBin，ZHOUDa-zhi
（Instituteof Automation，Heilongjiang Academy ofSciences，Harbin 150090，China）

This paper introduces a newmethod of using GSK928-TECNC system the implementation of C6132 horizontal lathe digitalized transformation.Themechanism and electric portion are presented.By transforming X axis and Z axis，adding knife rest and ball screw，and equipping GSK928-TE CNC system，we can actualize digitalized processing components.The dig italized transformation system has better stability，economic benefitand higher application value.

Horizontal lathe；Digitalized transformation；Transformationof themechanicaldriveof themachine tool

TG659

A

1674-8646（2015）05-0030-02

2015-05-05

李磊（1986-），男，黑龍江哈爾濱人，學士，研實員，主要從事工業自動化控制系統的研究。