摘要：普通車(chē)床的數(shù)控化改造指在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，通過(guò)少量的投資對(duì)普通車(chē)床機(jī)械設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，更換電氣控制系統(tǒng)，從而達(dá)到提高機(jī)床加工精度、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的目的。
　　關(guān)鍵詞：普通車(chē)床數(shù)控化伺服PLC定位模塊
　　科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求，機(jī)械加工工藝過(guò)程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的重要措施之一，它不僅能提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，還能夠大大改善工人的勞動(dòng)條件。
　　全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但是成本偏高，我國(guó)一般的中小企業(yè)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，達(dá)到數(shù)控化、自動(dòng)化，以提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前各企業(yè)都有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替換根本不可能而且完全不必要，替換下來(lái)的機(jī)床閑置起來(lái)會(huì)造成浪費(fèi)，要解決這些問(wèn)題，應(yīng)走普通機(jī)床的數(shù)控改造之路。
　　數(shù)控改造一般是對(duì)普通機(jī)床的某些部件做一定的改造，加上數(shù)控裝置，從而使機(jī)床具有數(shù)控加工能力，改造的目的有以下幾點(diǎn)：
　　1. 從提高資本效率出發(fā)，改造閑置設(shè)備，發(fā)揮機(jī)床的原有功能，增加新功能，提高機(jī)床的使用價(jià)值；
　　2. 為了提高生產(chǎn)效率進(jìn)行數(shù)控改造；
　　3. 為了適應(yīng)多品種、小批量零件生產(chǎn)而進(jìn)行數(shù)控改造；
　　4. 為了使技術(shù)等級(jí)較低的工人也能加工出高質(zhì)量的產(chǎn)品零件和提高生產(chǎn)效率而進(jìn)行數(shù)控改造；
　　5. 為了減少整個(gè)設(shè)備的投資計(jì)劃而進(jìn)行數(shù)控改造。
　　所有這些目的都圍繞一點(diǎn)，即提高機(jī)床的性價(jià)比，用較低的成本得到較高的機(jī)床性能，因此，數(shù)控改造具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　1. 易于對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，無(wú)多余功能；
　　2. 減少輔助加工時(shí)間，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率；
　　3. 降低對(duì)工人的技術(shù)要求；
　　4. 費(fèi)用低廉，可充分利用原有機(jī)床設(shè)備；
　　5. 改造周期短，可滿足生產(chǎn)急需。
　　根據(jù)以上分析，本設(shè)計(jì)選擇對(duì)CA6140普通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控改造，利用可編程序控制器（PLC）進(jìn)行改造，采用伺服系統(tǒng)對(duì)縱、橫軸進(jìn)行半閉環(huán)控制，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)球體、錐體的加工。
　　一.方案設(shè)計(jì)
　　1. 控制系統(tǒng)框圖：

　　2. 工作臺(tái)傳動(dòng)方式
　　為保證傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用滾珠絲杠傳動(dòng)副，為提高傳動(dòng)剛度、消除間隙以及降低溫升等因素對(duì)精度的影響，采用預(yù)加負(fù)荷結(jié)構(gòu)。由于目的是將普通車(chē)床改造為簡(jiǎn)易型數(shù)控車(chē)床，有兩個(gè)方案可供選擇：采用國(guó)產(chǎn)成套數(shù)控系統(tǒng)和采用通用控制器（PLC），這里選擇后一種，設(shè)計(jì)原則是盡量減少機(jī)床改動(dòng)量，降低成本，這樣成本較低而且系統(tǒng)比較穩(wěn)定，技術(shù)成熟，伺服電機(jī)采用國(guó)產(chǎn)電機(jī)，碼盤(pán)精度8192即可滿足要求，其性價(jià)比好，供貨周期短，有利于后期服務(wù)。
　　在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱和溜板箱、滑動(dòng)絲杠等，改用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠傳動(dòng)。利用機(jī)床原縱進(jìn)給箱及后托架的加工面，安裝縱向進(jìn)給滾珠絲杠機(jī)構(gòu)；為了能夠車(chē)削螺紋增加主軸編碼器，取消機(jī)床原掛輪部分，拆除其它的無(wú)用機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)的總體框圖如下所示：
　　二.各加工功能的實(shí)現(xiàn)
　　1. 加工階梯軸
　　首先在人機(jī)界面上選擇加工類(lèi)別（軸、錐體或倒角、球體、螺紋），然后輸入相應(yīng)段的加工參數(shù)即可。
　　2. 加工錐體或倒角
　　由定位模塊FX2N-20GM的直線插補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)，在人機(jī)界面上選擇“錐體或倒角”加工類(lèi)別，調(diào)用定位模塊相應(yīng)加工程序?qū)崿F(xiàn)。
　　3. 加工球體
　　由定位模塊FX2N-20GM的圓弧插補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)，在人機(jī)界面上選擇“球體”加工類(lèi)別，調(diào)用定位模塊相應(yīng)加工程序?qū)崿F(xiàn)。
　　4. 加工螺紋
　　在人機(jī)界面上選擇“螺紋”加工類(lèi)別，利用定位模塊FX2N-20GM手動(dòng)脈沖發(fā)生器功能實(shí)現(xiàn)，即將主軸編碼器接在定位模塊的手動(dòng)脈沖發(fā)生器輸入接口上，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給和主軸電機(jī)的聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)加工螺紋的目的。
　　成本核算：兩進(jìn)給軸電機(jī)，約3000元；
　　觸摸屏6寸，約1500元；
　　PLC約3000元，
　　20GM模塊，約4700元；
　　X軸絲杠（4級(jí)精度）500元；
　　Z軸絲杠（4級(jí)精度）3000元；
　　總計(jì)：15700元
　　以上電器元件均選用日本三菱，如選用國(guó)產(chǎn)電器元件成本還可降低約3000元。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　【1】《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社，1986年12月
　　【2】《金屬切削原理》中國(guó)工業(yè)出版社，1985年
　　【3】《機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)》機(jī)械電子工程進(jìn)修大學(xué)，1992年