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ca6140臥式車床的數控化改造

日期：2010年01月07　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：ca6140
    本例為應用數控技術對CA6140臥式車床進行自動化和精密化的改造，ca6140經改造后的機床完全能實現外圓、錐度、螺紋、端面等加工的自動控制，機床提高了原機床的生產效率，降低了勞動強度。
    本數控化改造主要圍繞在車床上增設數控裝置和執(zhí)行元件，選擇合適的機床伺服系統(tǒng)等方面進行。
    要求將CA6140臥式車床改造成用MCS一51系列單片機控制的經濟型數控機床，采用步進電動機開環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓弧ca6140插補功能。要求該車床增配自機床動回轉刀架和主軸編碼器，具有螺紋切削的功能。系統(tǒng)橫向分辨率達到0.005mm。
    1．設計參數
    1)機床最大加工直徑：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)最大進給速度：縱向：0．6m／min，橫向：0．3m／min。
    6)定位精度：±0．015mm。
    7)主電動機功率：7．5kW。
    8)啟動加機床速時間：30ms。
    9)脈沖當量：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)的運動方式和伺服控制系統(tǒng)的選擇。ca6140由于改造后的經濟型數控車床應具有定位、直線插補、圓弧插補、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)。根據設計要求，采用步進電動機開環(huán)控制系統(tǒng)。
    (2)計算機控制系統(tǒng)的選擇。根據系統(tǒng)運動方式，可以采用8位微機。ca6140由于MCS一51系列單片機具有集成度高、可靠性好、功能強、速度快、機床抗干擾能力強，具有很高的性能價格比等特點，故采用MCS一51系列的8031單片機擴展系統(tǒng)。
    該控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I／O接口及光電隔離電路、步進電動機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現，顯示器采用兩排數碼管顯示加工數據及機床狀態(tài)等信息。
    (3)機械傳動方式。為實現機床所要求的分辨率，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；為提高傳動剛度和消除間隙，機床采用有預加載荷的結構；齒輪傳動也采用消除齒側間隙的結構。

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