摘要：本文主要是眾為興數(shù)控系統(tǒng)加伺服方案在普通車床改造為自動數(shù)控車床的應(yīng)用介紹，并就眾為興CNC4220車床控制系統(tǒng)作了詳細(xì)說明，為廣大車床廠家和終端用戶帶來一個性價比極佳的車床數(shù)控配套及改造方案。
關(guān)鍵詞：運動控制系統(tǒng)   車床加工   數(shù)控車床   伺服   車床改造   自動送料

引言
      數(shù)控機(jī)床是一種通過數(shù)字信息，控制機(jī)床按給定的運動軌跡，進(jìn)行自動加工的機(jī)電一體化的加工裝備，經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已是現(xiàn)代制造業(yè)的重要標(biāo)志之一，在中國制造業(yè)中，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也越來越廣泛，是一個企業(yè)綜合實力的體現(xiàn)。數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡稱，它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點于一身，是國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床。

車床的工藝范圍

      車床的工藝范圍很廣，能加工各種回轉(zhuǎn)表面的加工，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽、成形回轉(zhuǎn)面、端平面和各種螺紋等，還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和滾花等工作，如下圖所示。

普通車床改造為數(shù)控車床的強(qiáng)大需求

      由于數(shù)控設(shè)備的普及卻受到一定條件的限制 ,一是數(shù)控設(shè)備價格昂貴 ,特別是小企業(yè)想徹底更新?lián)Q代 ,資金上受到限制 ;二是企業(yè)現(xiàn)有的老式設(shè)備一下子棄之不用 ,也是對資源的一種浪費。如果把現(xiàn)有的機(jī)加工設(shè)備通過一些數(shù)控技術(shù)改造 ,提高其自動化能力 ,則即給企業(yè)節(jié)約了資金 ,又能充分利用現(xiàn)有資源 ,做到兩全其美 ! 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在車床設(shè)備領(lǐng)域,使普通車床得以升級,升級后的設(shè)備由普通機(jī)床變?yōu)樽詣踊臄?shù)控機(jī)床。生產(chǎn)效率高了。給用戶帶來更高的收益。

常見的車床控制技術(shù)比較：
目前國內(nèi)使用的車床控制方式：
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桌上簡易小車床：通過成型刀與專用夾具完成零件的加工。這種方式操作的工的勞動強(qiáng)度大。品質(zhì)不可控制，進(jìn)刀速度與力度全由人工實施。調(diào)試麻煩。
半自動臥式車床: 通過成型刀或普刀具完成零件的加工。這種方式操作的工的勞動強(qiáng)度大。品質(zhì)較桌上簡易車床穩(wěn)定，進(jìn)刀速度與力度全由機(jī)械部分半自動實施。不能加工圓弧。
自動液壓車床：自動液壓車床是在桌上簡易小車床的基礎(chǔ)上加入了PLC自動控制結(jié)合液壓流量手動調(diào)節(jié)可實現(xiàn)全自動加工，原理通過成型刀與專用夾具由液壓油缸推動刀具實現(xiàn)零件的加工。這種方式將效率提高。品質(zhì)較好，進(jìn)刀速度與力度全由油壓與閥門決定相對穩(wěn)定。機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜調(diào)試麻煩適合大批量生產(chǎn)。

自動控控制：

      是國外主推的嵌入式運動控制器，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定編程靈活得到廣大用戶的認(rèn)可. 作為國產(chǎn)一線數(shù)控系統(tǒng)廠家——眾為興數(shù)控分析了國人操作風(fēng)格的基礎(chǔ)上，針對經(jīng)濟(jì)型車床提供一完善的解決方案；今天帶給大家的是深圳眾為興開發(fā)的CNC4220運動控制系統(tǒng)，就是一套典型方案。

桌面小車床改造數(shù)控系統(tǒng)方案

                       圖一(改造前)

主要部件的改造

主軸

      主軸前端裝有卡盤，用以夾持工件，由電動機(jī)經(jīng)變速機(jī)構(gòu)，把動力傳給主軸，使主軸帶動工件按規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)主軸運動。主軸的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)不變。將原手動調(diào)速的直流電機(jī)。改成交流電機(jī)用變頻器驅(qū)動，或改用伺服電機(jī)采用速度控制方式。用伺服電機(jī)速度控制方式有一個好處用1:1的傳動比可直接用伺服的編器碼器作為主軸編碼器節(jié)省成本。伺服為作主軸響映速度快。在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)力矩恒定。這部分接線也簡單。只需接調(diào)速度的模擬量。正反正控制調(diào)速電壓的極性即可。

刀架

      受機(jī)床本身尺因素，X軸行程太短。如更換電動刀架或按裝多把排刀位置不夠。宗合考慮多種因素刀架部件保持原來排刀設(shè)計不變。

XZ移動軸

      將原來手動進(jìn)給的手搖刻度盤取下來，裝上連電機(jī)固定座通過連軸器與步進(jìn)電機(jī)即可。傳動螺桿可以保持不變，驅(qū)動部分我們選用JABao56電機(jī),403DM驅(qū)動器。

尾座

      尾座的功用是用后頂尖支承長工件。在尾座上還可以安裝鉆頭等孔加工刀具進(jìn)行孔加工。機(jī)臺本身就已經(jīng)設(shè)計好這部分保持不變.

床鞍

      這部分保持原有設(shè)計。如要達(dá)到更高精度可更換成直線導(dǎo)軌加滾珠絲桿做為傳動部件。在這里給大家講解改裝過程。在實際改造時可以根據(jù)實際需求選用精密部件。

配電柜

      桌面車床功能簡單，其配電柜相對簡單。針對上面的這臺小車床我們要裝主軸及XZ軸驅(qū)動器、 電源、電源濾波器、接線端子排、空氣開關(guān)及輸入、輸出接線板。如下圖：
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                          圖二(電柜)
      設(shè)備的穩(wěn)定性與電柜的布局，走線，散熱有著緊密的關(guān)系。這點請嚴(yán)格遵守強(qiáng)弱電分開走線大功率驅(qū)動器通風(fēng)散熱的原則，重要信號線都要采用屏蔽線，機(jī)床本身要接大地。

床身

      床身是車床的基本支承件。在床身上安裝著車床的各個主要部件，使它們在工作時保持準(zhǔn)確的相對位置或運動軌跡。這部分的改動主要工作量在于移動軸電機(jī)的裝配，與機(jī)械傳動部件的安裝。其次就是潤滑系統(tǒng)與保護(hù)裝置的安裝。這部分可選擇性的添加相應(yīng)配件.
機(jī)械改動部分：
      圖一的主機(jī)改動部分為兩個手搖進(jìn)給刻度盤，改進(jìn)為兩個步進(jìn)電機(jī)通過連軸器驅(qū)動螺桿進(jìn)行傳動。改好后的實物請見圖三.

                      圖三
AB分別為X、Z軸步進(jìn)電機(jī)
CD分別為X、Z軸連軸器
      CNC4220作為一款通用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床控制系統(tǒng)。功能全面，完全兼容兩軸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系車床可直接配套到標(biāo)準(zhǔn)兩軸數(shù)控車床。是手動車床改造理想之選。適用于桌面簡易手搬車床、手動標(biāo)準(zhǔn)兩軸車床、自動液壓自動車床的改造，或老式數(shù)控車床系統(tǒng)升級更新。

改造后的經(jīng)濟(jì)效益

      簡易手搬、手動車床最大的一個缺點就是耗人力，加工出來的產(chǎn)品精度差。效率低。而液壓自動車床則存在著調(diào)試麻煩。需要經(jīng)驗老練的大師傅調(diào)機(jī)與磨刀。受PLC內(nèi)存限制通常其自動控制程序只能固化幾道工序。工序多了就要分多臺機(jī)成本高，用不同的PLC程序。一但更換產(chǎn)品，調(diào)機(jī)與改PLC程序都要花上幾天時間(改機(jī)械結(jié)構(gòu)，PLC程序需要機(jī)床廠家修改還需要附費)。液壓車床是由液系統(tǒng)驅(qū)動的，通常幾把刀都是同時工作的，各閥門流量調(diào)節(jié)麻煩，液壓泵壓力不穩(wěn)定導(dǎo)致進(jìn)刀速度不穩(wěn)定加工效果差。手動標(biāo)準(zhǔn)車床加工復(fù)雜的工件需要經(jīng)驗老練的大師傅。動用成型刀才能完成。上述三種車床不支持插補(bǔ)，稍復(fù)雜均的工件需要用到成型刀，可操作性差。眾所周知機(jī)械設(shè)備越復(fù)雜故障率相對越高。在采用CNC4220數(shù)控系統(tǒng)后，就可以很好解決上述三種方式存大的缺點提高效率。簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)提高穩(wěn)定性。CNC4220支持自動送料功能，對操機(jī)人員要求低，編好程序后結(jié)合自動送料無需人工捍扜可全天候不間斷工作。而且一個人可以同時維護(hù)十多部機(jī)器。在用工條件日益沖突的今天，能夠有效的解決招工荒的難題，減少人工成本同時又提升了制造效率，宗上所述，普車升級改造是一大趨勢，CNC4220采用國際標(biāo)準(zhǔn)G代碼編程操作簡單，完全兼容標(biāo)準(zhǔn)車床功能，是數(shù)控車床廠家配套、升級、改造的理想系統(tǒng)。CNC4220具備通用輸入與輸出點各24個，兩組0-10V模擬量輸出，兩組步進(jìn)或伺服控制輸出，只要有用到運動與IO邏輯控制的場合都可以應(yīng)用。也可以用于各種專用機(jī)床的改造與升級中.上面只講到一個例子。希望能起到舉一反三的作用。