教學(xué)用數(shù)控車(chē)床改造

◎趙春陽(yáng)

教學(xué)用數(shù)控車(chē)床改造

◎趙春陽(yáng)

學(xué)校數(shù)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)中使用數(shù)控機(jī)床已達(dá)10年之久，這些數(shù)控車(chē)床在教學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)一些莫名其妙的報(bào)警現(xiàn)象，加工出的零件不能達(dá)到要求，使用過(guò)程中機(jī)械故障率較高，并且系統(tǒng)功能少不能完全滿足實(shí)習(xí)要求，嚴(yán)重影響了實(shí)習(xí)教學(xué)，購(gòu)置新機(jī)床，費(fèi)用較高，對(duì)其進(jìn)行改造能在保證經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上滿足實(shí)習(xí)教學(xué)，是學(xué)校提高實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要手段。本文中改造方案具體包括機(jī)械部分改造、電氣部分改造，系統(tǒng)部分升級(jí)，參數(shù)設(shè)定等幾個(gè)部分。

我校現(xiàn)有大連機(jī)床廠CA6140型數(shù)控車(chē)床2臺(tái)，采用FANUC oi系統(tǒng)，本機(jī)床為經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車(chē)床，加工精度0.01mm,采用四方刀架，主軸為無(wú)極調(diào)速，其他主要附加裝置有冷卻系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，潤(rùn)滑方式為手動(dòng)配合自動(dòng)方式。實(shí)習(xí)教學(xué)使用已達(dá)十年，因?yàn)閷W(xué)生多為初次接觸數(shù)控機(jī)床，使用操作過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)不同情況的撞刀、扎刀現(xiàn)象，更有甚者在卡盤(pán)拆裝聯(lián)系中卡盤(pán)不慎跌落砸到導(dǎo)軌現(xiàn)象的發(fā)生，另外實(shí)習(xí)教學(xué)中因老師疏忽管理機(jī)床維護(hù)不能正常進(jìn)行。導(dǎo)致系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)一些莫名其妙的報(bào)警現(xiàn)象，加工出的零件不能達(dá)到要求，使用過(guò)程中機(jī)械故障率較高，因而導(dǎo)致實(shí)習(xí)不能正常進(jìn)行，很多故障問(wèn)題因三包期已過(guò)，找專(zhuān)業(yè)人士維修成本大漲。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)該機(jī)床機(jī)械性能良好，各種電氣元件、線路未見(jiàn)老化，綜合性能良好，經(jīng)考慮決定對(duì)其升級(jí)改造。具體改造方案如下：

機(jī)械部分的改造

機(jī)床機(jī)械主體部分主軸箱、變速箱、導(dǎo)軌、絲杠、光杠、尾座等關(guān)鍵部件沒(méi)用大的問(wèn)題根據(jù)我校車(chē)床情況得出主要改造的著眼點(diǎn)是：日常的維護(hù)保養(yǎng)；刀架旋轉(zhuǎn)不到位、錯(cuò)位、不旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象；主軸不能旋轉(zhuǎn)、車(chē)削螺紋亂牙。

具體改造方案是：針對(duì)日常維護(hù)保養(yǎng)，要求實(shí)習(xí)教師配合理論教師對(duì)學(xué)生提出每日實(shí)習(xí)完畢認(rèn)真打掃機(jī)床，每周對(duì)機(jī)床進(jìn)行一次二級(jí)保養(yǎng)。針對(duì)刀架問(wèn)題，主要原因刀架旋轉(zhuǎn)的機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)可能存在間隙，或刀架刀位的檢測(cè)信號(hào)有誤。首先測(cè)量刀架上的直流電壓，檢測(cè)刀位信號(hào)的集成霍爾元件是否正常。若電氣控制都正常，一般要更換損壞磨損機(jī)械零件，調(diào)整間隙。針對(duì)主軸不能旋轉(zhuǎn)、車(chē)削螺紋亂牙現(xiàn)象，對(duì)電動(dòng)機(jī)和光電編碼器起進(jìn)行維修或更換。

數(shù)控系統(tǒng)的改造

由于該設(shè)計(jì)主要針對(duì)職業(yè)學(xué)校教學(xué)用數(shù)控機(jī)床，而且機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)完全能正常運(yùn)行，且該系統(tǒng)具有高可靠性、高集成性、高性價(jià)比的特點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床上得到了廣泛的應(yīng)用，其各硬件以及接口、線纜隨系統(tǒng)標(biāo)配，連接、維修更加方便。所以，在設(shè)計(jì)方案時(shí)候，要求既能滿足經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，又能為了教學(xué)有針對(duì)性的改造。主要改造針對(duì)學(xué)生將來(lái)就業(yè)可能面對(duì)多種數(shù)控操作系統(tǒng)，加裝了開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，采用了PC機(jī)+可編程運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)，從而使學(xué)生通過(guò)仿真操作面板掌握國(guó)內(nèi)外多種操作系統(tǒng)，提升學(xué)生就業(yè)能力及和社會(huì)實(shí)踐無(wú)縫對(duì)接。除此之外，添加與電腦連接端口，能直接把電腦預(yù)裝的仿真模擬系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)先模擬后加工的模式，大大降低因?qū)W生初學(xué)而導(dǎo)致的操作過(guò)程中出現(xiàn)撞刀、扎刀等現(xiàn)象，并能提高學(xué)生編程過(guò)程中對(duì)走刀路線的認(rèn)識(shí)。

電氣部分的改造

該機(jī)床故障率升高的原因主要是由實(shí)習(xí)環(huán)境和操作不當(dāng)引起，車(chē)間的工作環(huán)境不佳使得控制計(jì)算機(jī)的硬件出現(xiàn)受損、老化，粉塵使得外部接口信號(hào)不穩(wěn)定，這對(duì)這點(diǎn)重點(diǎn)是加入自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，增加一個(gè)自動(dòng)定時(shí)泵油的伺服電機(jī)控制定時(shí)自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，另外因平時(shí)實(shí)習(xí)主要加工塑膠棒因而拆除冷卻系統(tǒng)。

參數(shù)設(shè)定

因前面幾個(gè)部分改造后數(shù)控車(chē)床能否正常運(yùn)行的必要條件是要保證數(shù)控系統(tǒng)的各種參數(shù)的設(shè)定必須正確，不正確的參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致后期嚴(yán)重的后果，因而車(chē)床改造后必須按照機(jī)床手冊(cè)和說(shuō)明書(shū)對(duì)各種系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。具體針對(duì)實(shí)習(xí)教學(xué)用機(jī)床和我校機(jī)床改造現(xiàn)實(shí)情況，參數(shù)設(shè)定如下：

設(shè)定主軸參數(shù)。主要對(duì)刀架位置名稱(chēng)、刀架旋轉(zhuǎn)位置編碼器，主軸轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、主軸傳感器等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)手冊(cè)介紹進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定界面對(duì)以上幾項(xiàng)按照要求對(duì)參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)定。

設(shè)置基礎(chǔ)性參數(shù)。主要包括I／O通道、超程檢查、各軸互鎖、手輪有效等，同理進(jìn)入系統(tǒng)界面對(duì)以上需改動(dòng)參數(shù)進(jìn)行修改設(shè)定。

設(shè)定軸參數(shù)。

參數(shù)N0.3736：4095×4500/6000=3071。

參數(shù)N0.3735：4095×150/6000=102。

參數(shù)N0.3741：6000×11/108=611。

參數(shù)N0.3742：6000×11/12=1833。

參數(shù)N0.3743：6000×11/12=5500。

參數(shù)設(shè)定完畢后,在PMC程序中自動(dòng)判別,合理選擇檔位。

另外，因?qū)W生實(shí)習(xí)需進(jìn)行無(wú)擋塊參考點(diǎn)設(shè)置，故采用以下步驟進(jìn)行：先將#1815中的APC和APZ設(shè)0；關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)，手輪搖至參考點(diǎn)；再將#1815中的APZ設(shè)1，再看機(jī)械零位是否為零，是的話將APC設(shè)1，即可。

設(shè)定伺服參數(shù)。由于數(shù)字伺服控制是通過(guò)軟件方式進(jìn)行運(yùn)算控制的，故具體設(shè)定方法如下：接通電源；把機(jī)床調(diào)整到在緊急停止?fàn)顟B(tài)；顯示伺服畫(huà)面并調(diào)整參數(shù)SVS (#0)=1；首先按下系統(tǒng)健，然后按翻頁(yè)鍵，最后找到 [SV-PRM]界面；按照要求輸入初始設(shè)定必要的參數(shù)：如主軸轉(zhuǎn)速等。

調(diào)試、試切

對(duì)機(jī)床進(jìn)行各種操作調(diào)試，包括：手動(dòng)方式、手搖方式、自動(dòng)運(yùn)行方式下的各種主軸運(yùn)動(dòng)和刀架運(yùn)動(dòng)情況及編程、MDI方式下各種面板按鍵輸入操作情況。保證無(wú)誤情況下進(jìn)行試切削，可加工一類(lèi)帶有外圓、切槽、螺紋加工的零件，通過(guò)對(duì)刀、編程輸入（包含通過(guò)外接口U盤(pán)或電腦輸入）、自動(dòng)加工、圖形圖像仿真和后期檢測(cè)等流程對(duì)加工零件過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)機(jī)床改造后情況進(jìn)行評(píng)估反饋。

通過(guò)改造后的機(jī)床，經(jīng)過(guò)一學(xué)期實(shí)習(xí)教學(xué)，未發(fā)現(xiàn)機(jī)床故障，加工精度進(jìn)一步提高，螺紋不再有亂牙現(xiàn)象，主軸和刀架運(yùn)轉(zhuǎn)的故障克服，而且更加提高了實(shí)習(xí)效率和質(zhì)量，學(xué)生就業(yè)后因能掌握多種數(shù)控系統(tǒng)，得到就業(yè)單位的好評(píng)。同時(shí)也為各兄弟院校的數(shù)控機(jī)床改造提供了可行的思路和理論依據(jù)。

(作者單位：河南省交通高級(jí)技工學(xué)校)