教學(xué)用數(shù)控車床改造

趙春陽

我校現(xiàn)有大連機(jī)床廠CA6140型數(shù)控車床2臺，采用FANUC oi系統(tǒng)，本機(jī)床為經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床，加工精度0.01mm，采用四方刀架，主軸為無極調(diào)速，其他主要附加裝置有冷卻系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，潤滑方式為手動配合自動方式。實習(xí)教學(xué)使用已達(dá)十年，因為學(xué)生多為初次接觸數(shù)控機(jī)床，使用操作過程中難免會出現(xiàn)不同情況的撞刀、扎刀現(xiàn)象，更有甚者在卡盤拆裝聯(lián)系中卡盤不慎跌落砸到導(dǎo)軌現(xiàn)象的發(fā)生，另外實習(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)一些莫名其妙的報警現(xiàn)象，加工出的零件不能達(dá)到要求，使用過程中機(jī)械故障率較高，因而導(dǎo)致實習(xí)不能正常進(jìn)行，很多故障問題因三包期已過，找專業(yè)人士維修成本大漲。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)該機(jī)床機(jī)械性能良好，各種電氣元件、線路未見老化，綜合『生能良好，經(jīng)考慮決定對其升級改造。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)鍵部件沒用大的問題根據(jù)我校車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、錯位、不旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象；主軸不能旋轉(zhuǎn)、車削螺紋亂牙。

具體改造方案是：針對日常維護(hù)保養(yǎng)，要求實習(xí)教師配合理論教師對學(xué)生提出每日實習(xí)完畢認(rèn)真打掃機(jī)床，每周對機(jī)床進(jìn)行一次二級保養(yǎng)。針對刀架問題，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，或刀架刀位的檢測信號有誤。首先測量刀架上的直流電壓，檢測刀位信號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。針對主軸不能旋轉(zhuǎn)、車削螺紋亂牙現(xiàn)象，對電動機(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)計主要針對職業(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、高性價比的特點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車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)計方案時候，要求既能滿足經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，又能為了教學(xué)有針對性的改造。主要改造針對學(xué)生將來就業(yè)可能面對多種數(shù)控操作系統(tǒng)，加裝了開放式數(shù)控系統(tǒng)，采用了PC機(jī)+可編程運(yùn)動控制器的結(jié)構(gòu)，從而使學(xué)生通過仿真操作面板掌握國內(nèi)外多種操作系統(tǒng)，提升學(xué)生就業(yè)能力及和社會實踐無縫對接。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，實現(xiàn)先模擬后加工的模式，大大降低因?qū)W生初學(xué)而導(dǎo)致的操作過程中出現(xiàn)撞刀、扎刀等現(xiàn)象，并能提高學(xué)生編程過程中對走刀路線的認(rèn)識。

電氣部分的改造

該機(jī)床故障率升高的原因主要是由實習(xí)環(huán)境和操作不當(dāng)引起，車間的工作環(huán)境不佳使得控制計算機(jī)的硬件出現(xiàn)受損、老化，粉塵使得外部接口信號不穩(wěn)定，這對這點(diǎn)重點(diǎn)是加入自動潤滑系統(tǒng)，增加一個自動定時泵油的伺服電機(jī)控制定時自動潤滑系統(tǒng)，男外因平時實習(xí)主要加工塑膠棒因而拆除冷卻系統(tǒng)。

參數(shù)設(shè)定

因前面幾個部分改造后數(shù)控車床能否正常運(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)可能會導(dǎo)致后期嚴(yán)重的后果，因而車床改造后必須按照機(jī)床手冊和說明書對各種系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。具體針對實習(xí)教學(xué)用機(jī)床和我校機(jī)床改造現(xiàn)實情況，參數(shù)設(shè)定如下：

設(shè)定主軸參數(shù)。主要對刀架位置名稱、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)手冊介紹進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定界面對以上幾項按照要求對參數(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/0通道、超程檢查、各軸互鎖、手輪有效等，同理進(jìn)入系統(tǒng)界面對以上需改動參數(shù)進(jìn)行修改設(shè)定。

設(shè)定軸參數(shù)。

參數(shù)N02736：4095×4500/6000=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程序中自動判別，合理選擇檔位。

另外，因?qū)W生實習(xí)需進(jìn)行無擋塊參考點(diǎn)設(shè)置，故采用以下步驟進(jìn)行：先將#1815中的APC和APZ設(shè)O；關(guān)機(jī)后再開機(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)；顯示伺服畫面并調(diào)整參數(shù)SVS（#O）=1；首先按下系統(tǒng)健，然后按翻頁鍵，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

對機(jī)床進(jìn)行各種操作調(diào)試，包括：手動方式、手搖方式、自動運(yùn)行方式下的各種主軸運(yùn)動和刀架運(yùn)動情況及編程、MDI方式下各種面板按鍵輸入操作情況。保證無誤情況下進(jìn)行試切削，可加工一類帶有外圓、切槽、螺紋加工的零件，通過對刀、編程輸入（包含通過外接口u盤或電腦輸入）、自動加工、圖形圖像仿真和后期檢測等流程對加工零件過程進(jìn)行檢測，從而對機(jī)床改造后情況進(jìn)行評估反饋。

通過改造后的機(jī)床，經(jīng)過一學(xué)期實習(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。同時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：河南省交通高級技工學(xué)校）endprint