基于伺服电机的C61100车床数控化改造.pdf

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1、2014年7月机床与液压Ju1．2014第42卷第14期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．42No．14DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．14．059基于伺服电机的C61100车床数控化改造丁锦宏(南通纺织职业技术学院，江苏南通226000)摘要：阐述了车床数控化改造的方案与工作原理。详细论述了C61100车床的进给系统和电气系统的数控化改造过程。改造后的数控车床实现了自动加工，零件的加工质量稳定，加工工效大大提高，为企业进行数控化技术改造提供了途径。关键词：C61100车床；数控化改造；伺服中图分类号：TG519．1文献标识码：

2、B文章编号：1001—3881(2014)14—189—3C61100车床的回转直径为1100mm，两顶尖刀架。问距离为1500mm，主轴功率为22kW，主要用于对(4)数控系统较大回转体零件的大功率强力切削加工。虽然有切削数控系统在能满足实际所需功能的前提下，改造自动走刀和自动快进、快退功能，但机床的对刀、尺时有多种方案可供选择：(1)采用国产品牌步进电寸的控制、主轴的控制等仍需要操作人员进行手动操机数控系统；(2)采用国产品牌伺服电机数控系统；作，非常吃力，在劳动力紧缺和自动化水平大大提高(3)采用国外品牌步进电机数控系统；(4)采用国的今天，已经不太适应形势的发展。需要对该设

3、备进外品牌伺服电机数控系统。经对比分析国内外数控系行数控化改造的企业十分多。统在性能、档次、价格等的不同后，C61100车床的1数控化改造方案数控化改造采用第2方案。确定选用国内知名品牌华加工零件时，要求机床应完成的工作内容有：能兴WA-901XT数控系统，配以伺服电机作为进给驱动够控制主轴正反转，实现不同切削速度的变速；刀具的方案。能实现纵向、横向的进给运动；具有螺纹加工功能；2进给传动系统的改造可安装4个刀具，并在转动刀架后夹紧。为此，主要纵向进给系统(z向)以伺服电机作为驱动元从4个方面进行改造：件，通过同步带轮箱体安装在原走刀箱的位置，经一(1)进给系统级同步带轮减速(2．

4、5：1)后，由滚珠丝杠传动。滚纵向进给系统改造方案为：拆除原机床的挂轮系珠丝杠螺母副通过托架安装在床鞍底部，滚珠丝杠两统、进给箱、溜板箱、快速进退装置、丝杠、光杠和端分别支承在前端同步带轮箱体和尾部丝杠托架内。操作杆。以伺服电机作为驱动元件，安装减速箱、经横向进给系统(X向)以伺服电机作为驱动元同步带轮减速(2：1)增大转矩后，由滚珠丝杠传件，将原来的普通丝杠更换为滚珠丝杆，但需使滚珠动。丝杆的轴心线与原普通丝杠的轴心线相同，以便利用横向进给系统改造方案为：拆除原机床的普通丝原丝杆前端轴承座。伺服电机通过电机座安装在床鞍杠、安装电机座，以伺服电机作为驱动元件，将滚珠的后端，经过联轴

5、器与滚珠丝杆相联。丝杠与伺服电机直接联接，由滚珠丝杠传动。．3伺服电机的选择(2)主传动系统所选用的车床和z向伺服电机在转动惯量和原车床主轴速度的变化是通过复杂的液压系统手转矩两方面需要进行计算，为了使系统的负载惯量达动操作进行的。考虑到加工过程中需要进行变速，手到较合理的匹配，折算到电机轴上的负载惯量I，与动操作变速需要机床停止运行，会直接影响加工效电机本身的转动惯量‘，的比值，应控制在一定范围率，不利于发挥数控的效果。为此，在主轴上增加变内，即0．25≤J／J≤1。频器，实现主轴自动无级变速。同时，安装编码器，在、z两个方向的进给系统中，由于z轴的行向数控系统反馈主轴的实际转速

6、，使机床具有螺蚊切程大，工作状况差，现对z轴进给系统进行转动惯削功能。量匹配计算。方法如下：(3)自动换刀(1)折算到电机轴上的负载惯量．，自动换刀功能是数控车床与普通车床的显著区别传动系统折算到电机轴上的总转动惯量之一。为此，必须拆除原普通刀架，安装四工位电动J=J1+(1／i)[++]收稿日期：2013—05—24作者简介：丁锦宏(1964一)，男，硕士研究生，研究员级高级工程师，研究方向为机电一体化技术。E—mail：DJHNT@126．corn。·190·机床与液压第42卷式中：．，为小带轮传动惯量；F⋯=8815N)；为大带轮转动惯量；s为丝杠螺距(m)；．，为滚珠丝杠惯

7、量；为进给传动系统总效率(取叼=0．9)。．，为负荷惯量。③滚珠丝杠的预紧而产生的附加负载力矩Jl="trp(Rj一)L／2=3．14×7．8×10～×由滚珠丝杠的预紧而产生的附加负载力矩Tf=FS(1一叼；)／(2'rr~7)=2938．3×0．01×(1—(20一11)×=76．54kg·mm0．94)／(2×3．14×0．9)=0．62N·m式中：P为比重；式中：F为滚珠丝杠的预紧力(N)(F=F／3=。和r分别为外圆和内孔半径(mm)。8815／3=2938．