CA6140普通车床（精选9篇）
CA6140普通车床 篇1
摘要：本文选择普通车床CA6140为数控化改造对象, 从普通车床数控改造的关键技术着手, 对CA6140普通车床数控化改造应用进行探析。
关键词：普通车床,数控,改造,质量
1 总体方案设计
对CA6140普通车床进行数控改造, 主要是针对步进电机控制系统进行系统设计。本文选取采用CSK928-TC系统, 主轴电机采用功率为5.5KW的变频电机, 变频器采用运用台湾技术的台达VFD0A43B型变频器, 无极变速在主轴传动中可以直接实现;为了实现自动换刀控制技术, 配置4工位电动刀架, 混合式步进电机驱动布置在纵向和横向上, 外形美观大方, 操作简便。
在半闭环伺服系统技术运用在进给传动中, 检测信号被系统的检测元件从传动链的中间部位取得, 检测元件通常被布置在滚珠丝杠驱动端或伺服电动机后端。由于位置反馈信号不包括工作台及滚珠丝杠—螺母副等执行部件误差因素影响, 能获得比闭环伺服系统稳定性好的控制特性[1]。当采用高分辨率的检测元件, 且半闭环外的传动部件又有足够高的工作精度时, 即使在半闭环数控机床上也可以获得较满意的精度和运动速度。同时, 机床进给箱变为纵向步进电机支撑箱, 重新设计制造;两台步进电机支撑件、连接件, 电动刀架连接件、电气柜、防护罩等主要件需设计制造;各主要部件需装配、安装与调整。
2 纵向进给系统的组成与设计
由《机械工程手册》可知:切削功率Pm=10-3FcVc (KW) , 其中Fc切削力, Vc为切削速度。主传动电机功率PE=Pm/ψm, 其中ψm=0.75~0.85。车削时总切削力可以分解为:切削力Fc、进给力Ff、背向力Fp。
根据厂家提供的CA6140的相关技术参数, 进行设计计算, 然后以45钢为材料, 进行加工。加工零件的最大直径为400mm, 主轴最大转速为1500r/min。
3 步进电机的选择与计算
步进电动机是一种能将电脉冲信号转化机械的角位移的控制电动机。在数控机床上, 步进电动机驱动滚珠丝杠转动, 从而带动工作台移动[2]。根据设计参数, 初选Z向步进电动机为:永磁感应式步进电动机, 型号为110BYG 350C, 其主要参数如下:步距角α为0.6O/step, 静转矩Tf为16N·m, 线电阻为1.5W, 线电感为20Mh, 重量:G=10.7kg, 最大空载转速:1200r/min, 以下进行设计计算或验算:
3.1 脉冲当量δP
由于滚珠丝杠和本系统的X向步进电机采用的是直接连接方式, 经计算δP=0.006mm。
3.2 转动惯量J
由工作台折算到改造后的电机轴上的转动惯量Ji=20.28kg·mm2。
丝杠的转动惯量Js=73.48kg·mm2。
负载转动惯量J1=Ji+Js=93.46kg·mm2。
查厂家提供的参数可以得到, 电机转动惯量JM为840kg·mm2。
由于JM/J1=8.9>3, 因此Z向总的负载转动惯量J1与电机本身的转动惯量JM基本相匹配, 但在快速进给时加速能力比较富余。
总的转动惯量J=JM+J1=933.76kg·mm2
3.3 电动机的最高转速nzmax
根据设计, X轴的最大进给速度为1500mm/min, 可求出X向丝杠的最大转速nxmax=375r/min, 最大角速度ωmax=39.25rad/s。
查表知, X轴的最大进给速度为15 0 0 m m/m i n, 步进电机110BYG350B, 最高转速nz m ax=375r/min, 转矩在M=12N·m~11.6N·m之间, 用插值法计算出此时的转矩T为11.8N·m。
与对应的步进电机额定转矩12N·m, 偏差为1.67%<5%, 能满足X向丝杠传动最高转速nzmax要求。
3.4 最小机械时间常数Tmin
经计算, Tmin为1.53ms, 即X向最小机械时间常数满足要求在1ms~1000ms之间。
3.5 步进电机负载转矩T1
经计算, 步进电机负载转矩T1=0.891N·m<12N·m, 即该步进电机负载转矩足够。
经上述计算验证, X向步进电机选为:型号110BY350B, 永磁感应式步进电动机 (三相) , 各项性能指标均符合设计要求。
4 CA6140车床数控化改造的数控装置系统
根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统。进口数控装置系统常用的有FANUC公司系统、SIEMENS公司系统、MITSUBISHI公司系统、A-B公司系统, 这些系统有多个系列, 每个系列有多种可选择的功能, 适用于多种机床使用, 但价格较贵, 而国产数控系统中有中科院的1060型系统, 广州数控设备有限公司的GSK980、GSK928系统等。价格较低, 配置容易安装方便, 性能与精度可以满足一般机械加工的要求, 性价比高。通过对国内生产的经济性数控系统市场的调研, 从价格和性价比综合比较评判, CA6140数控化改造的数控装置系统选择广州数控CSK928TC-1车床数控系统。
将CA6140普通车床数控化改造成数控车床, 首先要对改造前的普通车床进行经济性分析, 论证改造的必要性, 然后进行相关的技术可行性研究, 这样不仅可以离线编程加工, 还可以实现多台车床网络化, 实现高精度、高速自动化加工。
参考文献
[1]金捷, 万胜前.普通机床数控化改造设计[J].机械研究与应用, 2005, 4:25-26.[1]金捷, 万胜前.普通机床数控化改造设计[J].机械研究与应用, 2005, 4:25-26.
[2]罗永顺, 曽伟民.普通机床数控化改造设计中关键问题的研究[J].机床与液压, 2005, 6:40-43.[2]罗永顺, 曽伟民.普通机床数控化改造设计中关键问题的研究[J].机床与液压, 2005, 6:40-43.
CA6140普通车床 篇2
ca6140车床教案
§3-1车床电气控制线路 一、主要结构和运动形式 车床是一种应用最为广泛的金属车削机床，主要用来车削外圆、内圆、端面、螺纹 和定型表面，也可用钻头、铰刀等进行加工。下面以CA6140型车床为例进行介绍。 结构特性代号 组代号 系代号 车床类 主参数折算值 C A 6 1 40 如图所示。它主要由主轴箱、进o箱、溜板箱、刀架、丝杠、光杠、床身、尾架等部分组成。 车床的主运动为工件的旋转运动，它是由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转 车床的进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向直线运动。 溜板箱把丝杠或光杠的转动传递给刀架部分，变换溜板箱外的手柄位置，经刀架部分使车刀做纵向或横向进给。 车床的辅助运动有刀架的快速移动，尾架的移动以及工件的夹紧与放松 二、车床控制要求 1．M1主轴动机为三相笼型异步电动机，为满足调速要求，采用机械变速。 采用直接起动；由机械换向实现正、反转；齿轮箱进行机械有级调速。 2．M2冷却泵电动机，车削加工时，由于刀具与工件温度高，所以需要冷却。 应在主轴电动机起动后方可起动；当主轴电动机停止时，应立即停止。 3．M3刀架快移电动机，为实现溜板箱的快速移动，采用点动控制。 4．电路应具有必要的保护环节和安全可靠的照明和信号指示。 三、电气控制线路分析 图1-2为CA6140型卧式车床电路图。它分为主电路、控制电路和照明电路三部分。 1. 主电路分析 主电路中共有三台电动机。 将钥匙开关SB向右转动，再闭合断路器QF引入三相电源 （1）M1为主轴电动机，带动主轴旋转和刀架的进给运动； 由接触器KM控制，熔断器FU 实现短路保护，热继电器FR1实现过载保护； （2）M2为冷却泵电动机，输送冷却液； 由中间继电器KA1控制，热继电器FR2实现过载保护。 （3）M3为刀架快速移动电动机。 由中间继电器KA2控制。 熔断器FU1实现对电动机M2、M3和控制变压器TC的短路保护。 2. 控制电路分析 控制电路的电源由控制变压器TC的二次侧输出110V电压提供。 在正常工作时，位置开关SQ1的常开触头处于闭合状态。但当床头皮带罩被打开后，SQ1常开触头断开，将控制电路切断，保证人身安全。 KM主触头闭合 KM自锁触头闭合 KM常开辅助触头闭合 为KA1线圈得电作准备 KM线圈得电 按下SB2 M1起动运转 （1）主轴电动机M1的控制 主轴的正反转是采用多片摩擦离合器实现的。 （2）冷却泵电动机M2的控制 由电路图可见，主轴电动机机M1与冷却泵电动机M2两台电动机之间实现顺序控制。只有当电动机M1起动运转后，合上转换开关SA，中间继电器KA1线圈才会获电，其主触头闭合使电动机M2释放冷却液。 （3）刀架快速移动电动机M3的`控制 刀架快速移动的电路为点动控制，因此在主电路中未设过载保护。刀架移动方向（前、后、左、右）的改变，是由进给操作手柄配合机械装置来实现的。如需要快速移动，按下按钮SB3即可。 3. 照明、信号电路分析 照明灯EL和指示灯HL的电源分别由控制变压器TC二次侧输出24V和6V电压提供。照明灯EL开关为SA , 指示灯HL为电源指示灯，只要接通电源灯就会亮。 熔断器FU3和FU4分别作为指示灯HL和照明灯EL的短路保护。 小结: 1． 三台电机的功率不同，冷却泵的功率较小。 2、电气控制线路的分析方法： 1、 结合典型控制线路分析电路：化整为零―→集零为整 2、结合基础理论分析电路：正反转、调速、低压电器元件、交直流电源 与电路分析、电子技术、电机拖动等课程所学内容相关 3、分析电路的步骤： （1）电路图中的说明和备注：了解电路的具体功能 （2）分清电路的各个部分：主电路、控制电路、辅助电路 （3）化整为零：先分析主电路：从下往上，从用电设备―→电源 后分析控制电路:从上往下,从左往右 最后分析辅助电路、保护环节等 （4）集零为整：三部分合并，研究整体 作业: 补充：1．车床的运动形式是什么？ 2、欠电压、失电压保护在何处体现？ KM主触头闭合 KM自锁触头闭合 KM常开辅助触头闭合 为KA1线圈得电作准备 KM线圈得电 按下SB2 M1起动运转 目的要求： 熟练掌握了解车床的功能，结构和运动形式，熟练掌握电气控制线路。 旧知复习：复习典型控制环节：点到、连续、顺序控制 重点难点：车床控制电路的分析
CA6140普通车床 篇3
【关键词】 车床主轴；一体化教学；理论性；实践性
前言：车床主轴拆装课程是一门理论知识和实践紧密结合的课程，它的教学目的是培养学生动手能力、创造能力；是学生对《机械制图》、《机械基础》、《机械工艺》的完全认知需要通过机械拆装实践课程来检验和加强。因此，在教学课程中应用一体化教学模式是十分必要的。
随着职业教育步伐的加快，企业用人要求的提高，职业教育必须转变单一培养技能型员工的教学宗旨，重在培养具有基本专业理论知识和熟练操作技能，适应生产、管理等综合素质的应用性、技能性人才。由于师资力量和教学设施等软硬件因素的影响，传统的理论、实习课分开由老师授课，分时段听课的教学安排不仅让授课老师感到讲课难度越来越大，而且更是让从未接触过机械类设备的学生无所适从，使教学陷入困境。
因此，改变理论教学与实习教学分别进行、各自为政、互不干涉的教学模式，提高学生的学习兴趣，必须从感性认识出发，结合理论教学，开展双向式、互补型的一体化教学。
一、一体化教学的特点
所谓一体化教学，就是为了使理论与实践更好的衔接，将理论教学与生产实习交叉进行的一种教学模式。其内涵主要是打破传统的学科体系和教学模式，根据职业教育培养目标的要求重新整合教学资源，体现以能力教育为主的特点。
一体化教学与传统教学相比优点：1、减少学科重叠，为学生提供充裕的实践时间；2、变被动教学为主动求学，激发学生自主学习热情；3、理论与实践的关系从指导型变为交叉互补型，由灌输式教学转变为消化式吸收；4、提高授课教师的专业能力，拓宽知识结构。由此可见，一体化教学的特点是：1、教师一体化：专业理论教师与实习教师构成一体；2、教材一体化：理论课教材与实习课教材构成一体；3、教学场地一体化：理论教室和实习车间构成一体。
二、一体化教学的必备条件
1、师资培训：作为一体化授课主体的教师必须能完整把握理论与实践教学的全过程，必须具备把理论教学有效融入实践教学的综合授课能力。一方面教师要加强对自身业务能力的培养，钻研业务知识；另一方面学校要为教师提供提高素质的平台，加强理论教师与实习指导教师的业务交流，组织教师参加先进的教学培训，掌握前沿授课知识。使“双师型”师资力量成为教学的主流。
2、整和教材：将理论教材与实习教材整和。根据教学需要，将实习授课中用到的理论知识揉和在操作过程中进行讲解，
3、教学设施：要实施一体化教学，就必须有满足教学需要的教学设施，它包括教室空间的大小、教学模型、教学必备挂图等。积极创造条件配备电教设施，使用计算机制作的课件协助教学，让教学更直观、生动，用先进的教学模式推动教学工作向前发展。
三、对CA6140车床主轴拆装一体化的教学思路与五步教学
一体化教学的根本目的是实现理论教学与生产实践的紧密结合，因此理论联系实际、实践带动理论的交互式教学必须成为贯穿整个教学过程的教学思路：
第一、演示：演示的目的是完整的对主轴进行拆装试
验，在演示过程中，要求学生带着问题认真观察教师在拆装过程中使用的工具、拆装的顺序。教师在演示时简要讲解主轴结构、各部件作用及传动原理，常用拆装工具的使用方法，以及零部件拆装操作方法。
演示过程需讲解的问题：
1、解释CA6140机床主轴的结构。
2、要合理地选用并熟练规范地使用拆装工具。
3、拆卸零部件要顺序排列，细小件安放要求。
4、轴类配合件要按原顺序装回轴上，细长轴要悬挂放置。
5、熟练地对CA6140机床主轴进行拆装与检测。
6、认真分析、解决拆装中可能出现的技术问题。
第二、理论讲解：在进行理论教学时，要坚决改变过去那种“我讲你听”满堂灌的填鸭式教学方法，采用“互动式”、“启发式”教学方法，培养学生的思维能力。教师要调整自己的教学行为，把学习的主动权交给学生，让学生产生积极的心理状态和学习行为，真正成为学习的主人。当务之急，必须打破“问题—解答—结论”的封闭式教学，构建“问题—探究—解答—结论—问题—探究……”的开放式教学模式。
例如，在介绍轴的有关知识时，先组织学生观看主轴箱里的轴的功能、联接方式等，然后再讲解轴的相关知识，最后通过拆装了解、加深轴类零件的功能、联接方式及相配套的一些零件知识，如：轴承、键、滑动齿轮、箱体等，同时一边拆装，一边讲解这些零件的特点，安装要求，轴的结构设计等知识，最后由学生先归纳所学的知识，教师再进行总结。改变以往学生对这部分掌握不透的现象，以达到较好的教学效果。
1、分项导入，整体讲解：在对装配图进行讲解时，同学们对密密麻麻的线条和组合在一起的零件感到无所适从。笔者首先利用电教课件，详细讲解了螺纹及螺纹紧固件、键联接与销联接、滚动轴承、弹簧、齿轮这些具有代表性的零部件联接图的画法。电教课件生动活泼的演示，把立体图和三视图相结合进行对比绘制，强烈的刺激了学生的感观，把平时视为畏途的联接件画法当成了一种兴趣，激发了学生看图的信心和绘图的热情。在此基础上，要求学生根据拆装下来的部分零部件联接实物测绘后画出装配图，考察学生的观察能力和绘图能力，通过检验，85％的同学都能完全掌握。
2、实践操作，理论渗透。重点介绍车床主轴箱的结构及传动系统；在授课时结合拆卸、维修、重装整个过程给学生授课。使学生充分了解了其结构特点，拆开主轴变速箱的箱盖，变速箱的结构一目了然，扳动操纵手柄，滑移齿轮啮合变速也都看得一清二楚，至此，车床主运动传动链也就全部弄清楚了。然后又拆开进给箱，讲授进给传动链，通过实地操纵，弄清各种进给量的变换、传动路线。学生很轻松地就掌握了车床的传动系统。
最后总装时，结合装配工作给学生讲授车床主轴的总装配工艺，在整个总装过程中，主轴的精度、双向式摩擦片的间隙及开口螺母的调整是难点，这几个部件相互联系又相互制约，安装检验难度也大。在课堂上用挂图讲解学生不易理解，然而通过一边讲解一边拆装的实地操作，学生像参观似地接受知识，使难点迎刃而解。
3、提问质疑，步步紧逼：思考源于疑问，疑问能激起学生的认识冲突，引导学生打开思维的闸门，主动寻求答案。可见，提问设疑对提高学生的思维能力是一种极为重要的途径和方式。例如：主轴上有几个轴承？各叫什么？主轴与轴承是什么配合关系？主轴和轴承座是什么配合关系？应怎样从主轴箱取出主轴？主轴上前、后轴承名称各是什么？都承受怎样的力？拆卸后的零件应该如何清理、清洗和放置？轴承用什么润滑油？轴承与轴装配时用什么润滑油？为什么？轴承与轴装配时用什么工具？如何操作？轴承与轴承座装配时用什么工具等等，通过提出各种具有实践性的问题达到强化学生思维、调动学生思维、培养创新思维、培养愉快思维德目的，能运用专业术语描述CA6140车床主轴工作现象，以推动教学。
第三、实践：俗话说“眼过千遍不如手过一遍。”通过对机械拆装原理的系统讲解和完整演示，同学们在生动活泼的教学过程中掌握了基础知识，并通过观察在脑海里建立了有关机械拆装的结构体系。那么，实践的过程既是加深理解的过程，又是达到熟练掌握得教学目的的过程。
笔者把同学们分成几组进行主轴拆装，要求同学们能与本组人员沟通，确定拆卸、装配的工艺过程。能在沟通的基础上，做拆卸、装配前的准备。如下：
1、确定工具和量具。
2.画出轴承检测的示意图，并简述测量过程。
3.记录轴承游隙、径向跳动的误差值并判断是否合格。
4．画出主轴检测的示意图，并简述测量过程。
5．轴颈损坏如何修复？请写出工艺步骤。
第四：评析：实践结束后，笔者要求每组同学进行讨论，能简单写出本次工作总结的提纲、组成要素及格式要求，通过争论达到解决问题和巩固知识的目的。然后每组由组长进行总结性发言，总结本组拆装的过程中存在的问题并提出解决方法，认为本次学习任务中做得最好的一项或几项内容。最后由笔者对普遍性问题进行综合评价，找出解决问题的最佳方案。
第五：再实践：修正第一次实践中存在的错误认识和错误操作方法，学生各组自评检验过程参与程度，小组互评学员参与表现并打分。各组代表做课题总结汇报，从而巩固所学知识，达到熟练操作的目的。
第六：结论
理论与实践相结合的一体化教学模式符合现代教学要求，也符合学生的认识规律。一体化教学的实践证明：它有利于激发学生的学习积极性，培养学生的综合能力和创新能力。通过理论与实践的完美结合，突出了操作训练，又使学生学到了扎实的理论知识，能够充分发挥学生的主体作用，转变了传统的以教师、书本为中心的教育思想。
CA6140普通车床 篇4
关键词：普通车床,数控,改造,质量
1 总体方案设计
对CA6140普通车床采用CSK928-TC系统, 主轴电机采用功率为5.5KW的变频电机, 变频器采用运用台湾技术的台达VFD0A43B型变频器, 无极变速在主轴传动中可以直接实现;为了实现自动换刀控制技术, 配置4工位电动刀架, 混合式步进电机驱动布置在纵向和横向上, 外形美观大方, 操作简便。
半闭环伺服系统技术运用在进给传动中。检测信号被系统的检测元件从传动链的中间部位取得。检测元件通常被布置在滚珠丝杠驱动端或伺服电动机后端。由于位置反馈信号不包括工作台及滚珠丝杠—螺母副等执行部件误差因素影响, 能获得比闭环伺服系统稳定性好的控制特性。当采用高分辨率的检测元件, 且半闭环外的传动部件又有足够高的工作精度时, 即使在半闭环数控机床上也可以获得较满意的精度和运动速度。进给箱变为纵向步进电机支撑箱, 重新设计制造;两台步进电机支撑件、连接件, 电动刀架连接件、电气柜、防护罩等主要件需设计制造;各主要部件需装配、安装与调整。
2 纵向进给系统的组成与设计
由《机械工程手册》可知:
切削功率:Pm
式中, Fc——切削力 (N)
Vc——切削速度 (m/s)
主传动电机功率PE:
车削时总切削力可以分解为:切削力Fc、进给力Ff、背向力Fp。
切削力Fc:
进给力Ff:
背向力Fp:
式中:ap——背吃刀量 (mm)
F——进给量 (mm/r)
Vc——切削速度 (m/min)
根据厂家提供的CA6140的相关技术参数, 进行设计计算, 然后以45钢为材料, 进行加工。加工零件的最大直径为390mm, 主轴最大转速为1500r/min。
3 步进电机的选择与计算
步进电动机是一种能将电脉冲信号转化机械的角位移的控制电动机。在数控机床上, 步进电动机驱动滚珠丝杠转动, 从而带动工作台移动。根据设计参数, 初选Z向步进电动机为:永磁感应式步进电动机, 型号为110BYG350C, 其主要参数如下:
步距角:α=0.6°/step
静转矩:Tf=16N·m
线电阻:1.5W
线电感:20Mh
重量:G=10.7kg
最大空载转速:1200r/min
以下进行设计计算或验算
1) 脉冲当量δp
由传动比计算公式, 有
式中, δp——脉冲当量, α——步进电机的步距角, Ph——滚珠丝杠的导程。
由于滚珠丝杠和本系统的X向步进电机采用的是直接连接方式, 因此i=1。
2) 转动惯量计算
由工作台折算到改造后的电机轴上的转动惯量J1:
式中m是工作台的质量
丝杠的转动惯量Js:
式中, d——丝杠的直径, d=20mm
L1——丝杠两固定端的间距, L1=600mm
m——丝杠的质量, m=ρlπd2/4, ρ=7.8×10-6Kg/mm3
所以:
负载转动惯量Jl:
电机转动惯量JM, 查厂家提供的参数可以得到, JM=840Kg·mm2。因此Jl
即Z向总的负载转动惯量Jl与电机本身的转动惯量JM基本相匹配, 但在快速进给时加速能力比较富余。
总的转动惯量:
3) 电动机的最高转速nzmax计算
根据设计, X轴的最大进给速度为1500mm/min, 可求出X向丝杠的最大转速nxmax, 最大角速度ωmax
查表知, X轴的最大进给速度为1500mm/min, 步进电机110BYG350B, 最高转速nzmax=375r/min, 转矩在M=12N·m~11.6N·m之间, 用插值法计算出此时的转矩T
与对应的步进电机额定转矩12N·m, 偏差为1.67%<5%, 能满足X向丝杠传动最高转速nzmax要求。
4) 最小机械时间常数Tmin
式中:J——总的转动惯量
ωmax——步进电机的最大角速度
Tdmax——电机输出的电磁转矩
电机输出的最大电磁转矩, 在加速和减速过程中, 可以用两倍的额定转矩计算, 即
即X向最小机械时间常数满足要求在1ms~1000ms之间。
5) 步进电机负载转矩T1核算
式中, T1——加到电动机轴上的总负载转矩;
Q——轴向移动工作台时所需的力;
P——丝杠导程;
根据前面的计算可知, Q=2434.99N
即该步进电机负载转矩足够。
经上述计算验证, X向步进电机选为:型号110BY350B, 永磁感应式步进电动机 (三相) , 各项性能指标均符合设计要求。
4 CA6140车床数控化改造的数控装置系统
根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统。进口数控装置系统常用的有FANUC公司系统、SIEMENS公司系统、MIT-SUBISHI公司系统、A-B公司系统, 这些系统有多个系列, 每个系列有多种可选择的功能, 适用于多种机床使用, 但价格较贵, 而国产数控系统中有中科院的1060型系统, 广州数控设备有限公司的GSK980、GSK928系统等。价格较低, 配置容易安装方便, 性能与精度可以满足一般机械加工的要求, 性价比高。通过对国内生产的经济性数控系统市场的调研, 从价格和性价比综合比较评判, CA6140数控化改造的数控装置系统选择广州数控CSK928TC-1车床数控系统。
5 结语
将CA6140普通车床数控化改造成数控车床, 首先要对改造前的普通车床进行经济性分析, 论证改造的必要性, 然后进行相关的技术可行性研究。将CA6140普通车床作为数控化改造对象, 并进行了技术和理论分析, 改造后的数控车床, 除了可实现斜线、圆弧、螺纹加工、实现自动换刀等功能, 同时大幅度减少了辅助加工时间、降低了对工人技术和操作熟练度的要求, 还留有通信接口, 这样不仅可以离线编程加工, 还可以实现多台车床网络化, 实现高精度、高速自动化加工。
参考文献
[1]金捷, 万胜前.普通机床数控化改造设计[J].机械研究与应用, 2005.
[2]罗永顺, 曽伟民.普通机床数控化改造设计中关键问题的研究[J].机床与液压, 2005.
[3]罗隆满.普通机床数控化改造的刚度要求[J].制造技术与机床, 2003.
CA6140普通车床 篇5
这次课程设计是通过PRO/E5.0软件实现的。PRO/E5.0是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广；它是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，设计人员可以采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。
本次综合课设我的设计题目CA6140车床法兰盘，创建思路是通过旋转工具创建零件，然后利用拉伸，倒角，倒圆角等创建其余特征,最终完成实体建模，并完成加工，攥写加工工序，刀具的选择等。
一、零件的分析
1、零件的作用
CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。
2、零件的工艺分析
0.045法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以Φ200mm的孔为中心 ,0.120包括：Φ1000.34mm的外圆柱面及左端面, 尺寸为Φ450.017mm的圆柱面,Φ90mm的外圆柱面、右端面及上面的4个Φ9mm的透孔，Φ4500.6mm的外圆柱面及上面的Φ6mm，Φ4mm的孔, Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面。
并且其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表面。
3、制定工艺路线
工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面
工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面及外圆柱面 工序 3 钻、粗绞Φ20的孔
工序 4 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ20孔的左端倒角
工序 5 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的右端面，车3×2退刀槽，车
Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角
工序 6 精车Φ45的外圆，精车Φ90的右端面及外圆柱面 工序 7 精车Φ100的端面及外圆柱面 工序 8 成形车刀粗、半精、精车B面 工序 9 粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序 10 半精铣Φ90圆柱面上离中心线34mm的平面 工序 11 半精铣Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面 工序 12 精铣Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面 工序 13 精磨Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面 工序 14 磨Φ45外圆柱面 工序 15 钻4×Φ9透孔 工序 16 钻Φ4孔，铰Φ6孔 工序 17 抛光B面 工序 18 去毛刺 工序 19 刻线、刻字 工序 20 镀铬 工序 21 检验入库
4、工序尺寸及毛坯尺寸下： 1.4500.017mm外圆表面
毛坯：5 粗车外圆：3 半精车外圆：1.4 精车外圆：0.4 精磨外圆0.2 2.外圆表面Φ1000.120.34mm 毛坯：6 粗车外圆：4 半精车外圆：1.5 精车外圆：0.5 3．B面Φ4500.6mm
毛坯：4 粗车外圆：2 半精车外圆：1.5 精车外圆：0.54、B面中两个端面：
毛坯：3 粗车：2 半精车：0.8 精车：0.25．孔Φ200.0450mm 毛坯：20 钻孔：18 扩孔：1.7 铰孔：0.2 精铰：0.16.Φ90mm外圆
毛坯：6 粗车外圆：4 半精车外圆：1.5 精车外圆：0.50.127.Φ1000.34mm左端面
毛坯：3 粗车：2 半精车：0.8 精车：0.28、90mm右端面
毛坯：3 粗车：2 半精车：0.8 精车：0.20.0459、90mm圆柱面上离200mm孔中心线34mm的平面
毛坯：11 粗铣：10.3 半精铣：0.7
0.04510、90mm圆柱面上离200mm孔中心线24mm的平面
毛坯：21 粗铣：20.1 半精铣：0.7 精铣0.15 精磨：0.05
二、零件的创建过程：
由于零件是回转体零件，所以可以采用旋转来创建，创建如下图2-1所示的草绘：
图2-1草绘图样
然后单击旋转按钮，做如下图2-2的设置：
图2-2旋转设置菜单
单击打勾，完成旋转创建。创建后的模型如下图2-3：
图2-3零件旋转后模型
之后对零件进行倒角，如下图所示，单击倒角按钮，选中零件要倒角的两条边，进行倒角，倒角后如下图2-4所示：
图2-4 倒角后模型
参数设置如下图2-5：
图2-5 倒角设置
下一步骤为对零件进行倒圆角，参数设置如下图2-6：
图2-6倒圆角参数设置
倒角后如下图2-7所示：
图2-7倒圆角后模型
接下来对零件进行钻孔，采用拉伸来进行创建 草绘如下图样2-8：
图2-8拉伸草绘图样
选择拉伸操作，设置如下图2-9：
图2-9拉伸设置
单击勾，完成创建。
还是采用拉伸，创建零件的中心孔，草绘如下图2-10：
图2-10拉伸设置
设置如下2-11：
图2-11拉伸设置
单击勾完成。
之后，采用拉伸来进行创建，草绘如下2-12：
图2-12拉伸草绘图样
采用拉伸，设置如下图2-13：
图2-13拉伸设置
单击勾完成设置。
下一步为侧壁孔的创建；创建如下图2-14所示的两个平面DTM1和DTM2
图2-14 创建出的两个基准面
之后创建一条基准轴线，如图2-15所示：
图2-15 创建出的基准轴
选择拉伸一个直径4毫米的孔，之后拉升一个指定深度的6毫米的孔，设置分别如下图2-16和2-17：
图2-16 拉伸设置
图2-17拉伸设置
注：草绘平面DTM1平面。
最后进行零件上下端面孔的倒角，设置与上面倒角相同，此处省略。至此零件的创建全过程均完成。
三、零件的加工过程 粗车Φ100端面及外圆柱面
进行如下的创建，如图3-1,3-2所示
图3-1新建菜单
图3-2新文件选项
然后装配参照模型，把刚建好的零件装配进去，作为参照模型，再放置里选择缺省模式。装配好参照模型后，进行工件的创建，装配参照模型设置如下图3-3所示
图3-3装配设置
选择手动创建工件，之后根据确定的各部分的加工余量，选择旋转创建工件，创建好后的工件如下图3-4所示：
图3-4 工件模型
由于零件是回转体零件，所以采用车削，可以大大提高加工效率，根据工艺路线，先车该零件的大端面及圆柱面，过程如下：由于工件是回转的，在工件表面的回转中心点创建一个坐标系ACS0，作为加工的零点，其中，Z轴应为轴线方向。创建完坐标系后，设置如下图3-5
图3-5 机床及夹具设置
创建一个车床，设置机床，夹具，机床零点等，完成后单击车削轮廓按钮，草绘车削轨迹，如下图3-6所示：
图3-6车削轨迹 图3-7 车削设置选项
单击完成退出草绘平面，之后点击勾完成车削轮廓绘制。单击轮廓车削按钮，进行系列等设置如图3-7：
设置参数为下图，刀具设置为下图3-8：
图3-8刀具设置
加工参数设置如下图3-9所示：
图3-9车削参数设置
车床车削，主要需要设定切削进给、允许毛坯、允许Z坯件、主轴转数、刀具定向等。设置完成后单击“确定”完成。
刀具路径的设置如下图，单击“插入”选取草绘的刀具轨迹，如下图3-10所示
图3-10车削轨迹选取
单击“确定”完成。
之后即可进行屏幕演示，看加工过程是否正确，如果正确，则单击完成系列，完成车削过程的创建。如下图3-11所示
下一工步为车削大圆圆柱面，草绘轨迹如图3-12
图3-11菜单管理器图 图3-12车圆柱面车削轨迹
其余参数设置与车端面设置一样。
粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面及外圆柱面 车削轨迹及参数设置分别如下图3-13,3-14及3-15，3-16
图3-13车端面轨迹 图3-14 车圆柱面轨迹 车削参数设置如下，刀具同上一工序不变
图3-15车端面参数设置 图3-16车圆柱面参数设置
粗车Φ90的端面及外圆柱面的车削轨迹如下图3-17,3-18 图3-17 图3-18
参数设置如下图3-19及3-20
图3-19 车Φ90端面 图3-20 车Φ90端面
由于这些表面都需要粗车、半精车、精车，但是它们的车削轨迹都是同上不变的，只是参数设置不同，以上各端面或圆柱半精车参数如下图所示3-21——3-28所示：
图3-21半精车刀具参数
图3-22半精车Φ100端面参数设置 图3-23 半精车Φ100圆柱面面参数设置
图3-24半精车Φ45端面参数 图3-25半精车Φ45圆柱面参数
图3-26 精车Φ100端面及圆柱面参数
图3-27精车Φ45圆柱面 图3-28精车Φ45端面 车零件的B面，起车削轨迹如下图3-29及3-30所示
图3-29车B面轨迹一 图3-30车B面轨迹二 刀具及参数设置如下
图3-31 车B面刀具设置 半精车及精车B面参数设置
图3-33半精车B面参数
图3-32粗车B面参数设置
图3-34精车B面参数
钻、扩、粗铰、精铰Φ20的孔
由于钻的是中心孔，所以在车床上即可以实现加工，其需要设置的选项如下下图3-35所示：
图3-35系列设置 图3-36钻孔刀具设置 钻孔刀具设置如图3-36所示
坐标系选取位于Φ45端面中心的ASC1,其孔选择要加工孔的轴线，如下图3-37所示：
图3-37 加工的孔的轴线及参数
钻孔参数设置如下图3-38
图3-38 钻孔参数设置
至此，钻孔设置完成。扩孔，铰孔，精铰孔的刀具路径设置与钻孔相同，其参数及刀具设置如下3-39——3-44所示：
图3-39 扩孔刀具设置 图3-40扩孔参数设置 铰孔刀具及参数设置
图3-41 铰孔刀具设置 图3-42 铰孔参数设置
图3-43 精铰孔参数设置 图3-44 精铰孔参数设置 车Φ45圆柱面与Φ90端面间的退刀槽 草绘刀具轨迹如下图3-45
图3-45退刀槽车削轨迹 图3-46刀具参数
刀具及参数设置如图3-46及3-47所示
图3-47车退刀槽参数
屏幕演示看刀具运动正确后，点击完成系列退出系列设置。
铣90圆柱上的两个面，步骤如下，由于是铣端面，所以在车床上无法进行加工，需要换机床，即到铣床上进行加工。创建铣床的过程如下图3-48：
图3-48 操作设置
单击“文件”下方的所示
新建，然后单击按钮，进入到机床设置页面，如图3-49
图3-49 机床设置
然后再单击退出机床创建页面。，之后选择机床名称，机床类型为铣床，轴数为三轴，最后单击确定，由于铣削需要一个坐标系作为铣削的零点，因而需要先创建一个坐标系，如下图3-40所示：
图3-40 创建铣削坐标系
创建出的坐标系应使Z轴为需要铣削的平面的法线方向。
由于是平面，所以采用平面铣削的方式进行铣削。步骤如下：
图3-41 铣削系列设置 图3-42 铣削刀具设置
3-43铣削参数设置 3-45铣削平面
看刀具走刀轨迹是否正确，如果正确，则单击完成系列，退出铣削。进行下一个系列的设置。
下一个步骤仍然为铣削平面，由于上一步所建的坐标不符合要求，因此需要新建一个坐标，同样，Z轴正向为平面的法线方向，如下图3-46所示，图3-46新建坐标系
余下步骤仍与上一步铣削相同，粗铣半精铣参数设置如下图3-
47、3-48所示
图3-47 粗铣34端面参数设置 图3-48 半精铣34端面参数设置
和上面同样的方式，单击完成系列，完成系列设置。最后钻圆柱壁上的孔 步骤如下：
由于先前所创建的坐标ACS2满足钻孔要求，所以可以不用去创建新坐标，直接运用ASC2坐标即可。
单击钻孔命令按钮,之后进行系列设置，设置内容如下图3-49，参数设置如图3-50
图3-49 系列设置 图3-50参数设置 刀具设置如图3-51所示：
图3-51 刀具设置 图3-52 孔选取 坐标系及退刀平面的设置如图3-53所示
图3-53 坐标系击退刀面
单击完成系列，直径为4的孔加工系列完成。直径为6的孔加工过程与此相同，但参数设置及刀具设置如下图3-54及3-55
图3-54 刀具设置 图3-55 参数设置 至此，工件的加工过程完成。
四、后处理
单击菜单栏“工具”→“CL数据”→“编辑”，选择要进行后处理的NC系列如下图4-1所示
图4-1后处理菜单
选取一个NC系列，单击确定。之后“工具”→“CL数据”→“后处理”，选中刚才所保存的文件，单击打开，在弹出的菜单管理器中单击完成，如图4-2所示：
图4-2 菜单管理器 图4-3 后置处理器列表
在弹出的后置处理器列表中选取一项，系统即会进行后处理。之后关闭弹出的窗口，在所保存的文件夹下即会有后处理的文件，其中文件后缀名为tap的文件及为加工代码。
下面为程序的一些加工代码：粗车大圆端面的加工代码 % G71 O0001
S160M03 G00X70.Y0.Z-1.5M08 G01X.5F104.Z5.5 X70.M30 % 粗车大圆柱加工代码： % G71 O0002 S500M03 G00X51.5Y0.Z4.707M08 G01Z-17.793F250.X58.5 Z4.707 M30 % 车45圆柱加工代码： % G71 O0003 S320M03 G00X-24.Y0.Z-104.892M08 G01Z-56.5F179.2 X-31.Z-104.892
M30 % 钻孔、扩孔、铰孔加工代码： % G71 O0004 S400M03 G00X0.Y0.Z-117.M08 G80 G00Z-77.G81X0.Y0.Z-202.408R-77.F153.6 G80 M30 % % G71 O0005 S140M03 G00X0.Y0.Z-117.G80 G00Z-77.G81X0.Y0.Z-202.949R-77.F134.4 G80 M30 % %
G71 O0006 S140M03 G00X0.Y0.Z-117.G80 G00Z-77.G88X0.Y0.Z-197.R-77.F224.G80 M30 % % G71 O0007 S140M03 G00X0.Y0.Z-117.M08 G80 G00Z-77.G88X0.Y0.Z-197.R-77.F224.G80 M30 % 粗铣24端面的加工代码： % G71 O0008 N0010T1M06 S210M03
G00X10.5Y-38.066 G43Z15.H01M08 Z5.G01Z-.8F1.76 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z4.2 G01Z-2.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5
Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z2.4 G01Z-4.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23
X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z.6 G01Z-6.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5
Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-1.2 G01Z-8.X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-3.G01Z-9.8 X-9.5
Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-4.8 G01Z-11.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23
X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-6.6 G01Z-13.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5
Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-8.4 G01Z-15.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-10.2
G01Z-17.X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-12.G01Z-18.8 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689
X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-13.8 G01Z-20.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532
X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-15.6 G01Z-22.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.40
G00Y-38.066 Z-17.4 G01Z-24.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-19.2 G01Z-25.1 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148
X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z15.M30
心得体会
本次的综合性实验课程设计任务跟以往不同，而是更加严谨，按照生产要求，构建一个实实在在的零件实体，从三维建模，绘制工程图，到NC加工序列的生成，每一步都是自己结合已学知识独立完成，使我受益匪浅。
这次课程设计的任务是利用大型三维设计软件PRO/E 5.0进行实体建模和工程图绘制，之后根据零件的工艺过程进行数控加工。我加工的零件是CA6140车床的法兰盘，根据图纸，创建出零件来。在做该课程设计中，我也遇到过问题，体会到了自身的不足和知识的匮乏。它提醒了我，在今后的学习或是工作中都要时刻保持一颗谦虚的心，要多学习以充实自己，锻炼自己，扩展自己的知识面。本次课程设计让我们对PRO/E软件有了一个感性的认识，同时也让我们提前接触了一些企业所用的正规工程图纸的信息，让我们对本专业所学知识在实际中的应用有了一定的认识，我想我会继续学习有关知识，为将来找到好的工作而努力。
在此感谢所有的老师同学所给以帮助，希望通过本次课设，我们都能有一个
更大的进步！
参考文献
[1] 肖乾、张海、周大陆、周新建编.Pro/Engineer wildfire3.0中文版实用教程.中国电力出版社
[2] 肖乾、周慧兰、唐晓红、付伟、康永平编.Pro/Engineer wildfire3.0中文版模具设计与制造实用教程.中国电力出版社
[3]翟瑞波 主编.数控加工工艺.北京理工大学出版社
CA6140普通车床 篇6
CA6140普通车床是机械加工业、制造业和煤碳开采与加工以及其它行业等使用和配备的常用机床, 此机床能车削各种常用公制、英制、模数、径节螺纹, 还能进行钻孔、铰孔和拉油槽等;精度高、寿命长;噪声低;主轴通孔直径52mm, 可通过较大直径的棒料。[1]但由于它操作较繁杂, 可靠性差, 难以实现自动化控制。[2]而可编程控制器由于采用现代大规模集成电路技术, 采用严格的生产工艺制造, 内部电路采取了先进的抗干扰技术, 具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。从PLC的机外电路来说, 使用PLC构成控制系统, 和同等规模的继电接触器系统相比, 电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一, 故障也就大大降低。此外, PLC带有硬件故障自我检测功能, 出现故障时可及时发出警报信息, 是面向工矿企业、机械加工企业和制造业的工控设备。它接口容易, 编程语言易于为工程技术人员所接受, 具有广阔的应用、开发、技术改进空间。本文从可编程的理论与实践出发, 结合CA6140普通车床进行PLC技术改进, 以提高其车床的应用技术含量, 实现工业生产自动化。
2、CA6140普通车床的控制技术要求
CA6140普通车床有三台电动机分别是主轴电机、冷却电机和刀架移动电机。其结构电路如图1所示。
主轴电机M1:完成主轴主运动和刀具的纵横进给运动的驱动, 电动机为笼型异步电动机, 采用全压启动方式, 主轴采用机械变速, 正反转采用机械换向机构。
冷却泵电机M2:加工时提供冷却液, 防止刀具和工件的温升过高, 采用启动和连续工作方式。
刀架快速移动电机M3:用于刀架的快速移动, 可随时手动控制启动和停止。
3、PLC控制技术
CA6140车床的的主线路, 电路控制采用继电器实现, 控制要求主轴电机在启动时冷却电机必须先工作。主轴电机在停止时冷却电机必须后停止工作。此控制方案为减少控制对象和控制点接线, 选用三菱FX2N-16MR型号PLC, 它其具有8路开关量输入点和8路继电器型开关量输出点。I/O端分配简单, 主电路仍采用表一的结构不变, 控制逻辑通过PLC程序实现。
3.1 电路控制
PLC I/O端分配, 如下表一所示。
3.2 PLC接线。如图如图2所示。
3.3 PLC梯形图
如图3所示。
4、结语
PLC控制CA6140普通车床, 一方面实现了控制的自动化, 对于优化车床控制, 实现自动化奠定了技术基础, 是一项新的技术改革, 有利于全面推进机械加工业、制造业和煤碳开采与加工机床的技术改进;另一方面, 通过PLC技术改进, 优化线路结构, 减少车床故障, 降低成本, 节省工作操作时间, 大大提高生产效率。
同时, 由于FX2N系列具有 (1) 控制规模:16~256点; (2) 内置8K容量的RAM存储器, 最大可以扩展到16K; (3) CPU运算处理速度0.08μS/基本指令; (4) 在FX2N系列右侧可连接输入输出扩展模块和特殊功能模块; (5) 基本单元内置2轴独立最高20k Hz定位功能 (晶体管输出型) 等特点, 应用前景更加广泛。
参考文献
CA6140普通车床 篇7
1 电源选用
数控控制器采用24V直流电源, 作为低压电源需有可靠的电隔离特性, 可选用与西门子802S系统相配套的24V直流稳压电源。数字输入和输出需有各自独立的24V直流电源, 且不能与数控控制器共用一个24DC的稳压电源, 所有的输入信号均为电平信号。
2 数控系统的PLC接口设计
2.1 高速输入接口 (X20)
高速输入接口X20可接入三个接近开关, 由于数控车床仅有X轴、Z轴, 所以能满足机床的要求, 可以用SQ11、SQ12作为X轴和Z轴返回参考点的接近开关。
2.2 数字输入端连接 (X100和X101)
PLC数字输入连接X100和X101的接线图如下图1所示, SQ5、SQ7分别为X+硬线位、X-硬线位的开关, SQ6、SQ8分别为Z+硬线位、Z-硬线位的开关, SQ9、SQ10分别为X轴、Z轴参考点的减速开关, FR1、FR2、FR3为热继电器的常开触点, 主轴电机、刀架电机、冷却泵电机过载时、常开触点闭合, 急停按钮SB1可使PLC输出端口无任何信号输出。SQ5、SQ7、SQ6、SQ8一律采用常用逻辑, 若P24端子到PLC输入点间的线路开路或接触不良, 机床会立即报警, 从而提高了机床的安全性。I1.7接驱动器2中的RDY信号, 接近开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分别控制自动刀架的四个工位。若某一刀位工作时, 位置传感器输出低电平, 其它刀位无电平输出。而西门子802S系统的PLC输入线是高电平输入有效, 因此需要在各刀位的位置传感器输出端接上一个上拉电阻, 从而确保了某一刀位工作时输出的是低电平, 其它三刀位的输出电平处于悬空状态, 由于接入了上拉电阻, 实际上其它三刀位传输到PLC输入端的信号是接入高电平, 所以三刀位PLC输入点未被激活。
3 返回参考点配置
为保证系统在开机后能精确识别到机床零点, 需进行回参考点配置, 为能精确的确定到参考点的位置, 需在每个坐标轴上配备一个接近开关, 用于产生回参考点的零脉冲。返回参考点有两种配置模式:单开关模式和双开关模式, 单开关模式只在X轴、Z轴上有接近开关, 不能进行速度调节, 而且返回参考点的精度低、速度慢。为提高回参考点的精度和速度, 选用双开关方式, 该方式既能在高速中找FR1到减速开关, 又能在低速中找到接近开关。系统在回参考点中用两种采样接近开关方式:系统的采样接近开关上升沿, 以上升沿的有效电平作为返回参考点的脉冲;系统采样完上升沿之后, 系统控制坐标继续向前移动, 并记下其运动的距离, 并对接近开关的下降沿进行采样, 计算出上升沿与下降沿的中点, 用于作为坐标的参考点。
4 主轴变频器的选用
主轴变频器主要有U/f控制、有反馈矢量控制、无反馈矢量控制方式。U/f控制方式适用于负荷变化较小的情况, 在低速切削时, 需预置较大的U/f, 同时负载较轻时, 电机磁路时常处于饱和状态, 励磁电流很大, 所以不节能。有反馈矢量控制方式为高性能型通用变频器, 使用时要增加编码器等转速反馈环节, 增加了费用, 若对加工精度无特殊的要求, 通常没有必要选用此控制方式。无反馈矢量控制方式变频器可以在0.5Hz时正常运行, 可以满足主运动系统的要求, 同时无需增加编码器等转速反馈环节, 降低了费用, 经过计算, 得出机床运转所需变频器的容量为:PCN12.94KVA, ICN16.94A, 确定选用三菱FR-4A540系列的变频器较为合适, 具体型号为FR-4A540-7.5K-CH。
5 主控电路设计
电气控制系统的主电路中QF1~QF4为空气开关, 熔断器FU对电路实现短路保护功能, M1为主电机, 交流接触器KM1控制变频器的通断电, B端触头闭合, 交流接触器KM1通电, 变频器开始工作;B端触头断开, KMI线圈断电, 变频器停止工作, 此时A端触头闭合, 报警灯显示报警。热继电器FR1对主轴电机实现过载保护功能。三相灭弧器RC1可抑制接触器吸合时产生的干扰噪声。继电器KA1、KA2控制主轴电机的正反转。具体的执行过程如下:PLC发出主轴正转信号, 继电器KA1闭合, 接触器KM1通电触头闭合, 变频器开始工作, PLC发出主轴制动信号, 继电器KA6断开, 接触器KM1线圈断电, 变频器停止工作, 主轴电机停止工作。接触器KM2吸合, 刀架电机M2正转;接触器KM3吸合, 刀架电机M2反转, PLC输出口Q0.4和Q0.5用于控制刀架电机的正反转, 冷却泵电机M3的控制信号源自PLC的Q0.2。
摘要：本文以CA6140型普通车床为例, 将西门子802s base line控制系统应用到CA6140型机床的改造中, 通过对控制系统中电源的选用、PLC接口设计、回参考点配置、主轴变频器的选用以及主控电路设计方面进行了阐述。
关键词：普通车床,电气控制系统,PLC
参考文献
[1]李园, 阮健, 王姬.CA6140型普通车床电气控制系统的数控化改造.科技创新导报.2007.
CA6140普通车床 篇8
关键词：CA6140车床,工艺规程,夹具,拨叉
CA6140车床拨叉, 位于车床变速机构中, 起换挡作用, 使主轴回转运动按要求进行工作, 获得所需的速度和扭矩。零件上方的Ø25孔与操纵机构相连, 下方的Ø60孔则用于与所操纵齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速, 铸造出完整的圆加工后切开。
1 零件的工艺分析、规程的设计
材料为HT200, 最低抗拉强度为200 Mpa的灰铸铁。零件在机床运行过程中所受冲击不大, 选择金属模机械砂型铸造毛坯[1,2]。
选取Ø25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准。以精加工后的 (钻-扩-铰) Ø25孔的侧面为精基准。
2 确定毛坯余量、尺寸
Ø25 mm孔外端面、Ø60 mm孔外端面、控制槽端面以及32 mm×32 mm螺纹孔端面毛坯余量均采用金属模机械砂型铸造, 公差等级8级。加工余量等级为F, 单边余量Z=2.0 mm。
M22×1.5螺纹孔毛坯为实心, 未铸出孔。
3 机械加工余量、工序、尺寸
第一, 零件外圆为非加工表面, 铸造而成[3]。
第二, Ø25、Ø60端面长度余量均为2.7 mm (均为双边加工) ;粗铣2 mm, 半精铣0.7 mm。
内孔Ø60:已铸成Ø50的孔, 孔长余度为3 mm, 即铸成孔直径为54 mm。钻孔4 mm, 扩孔1.5 mm, 铰孔0.4 mm, 精铰0.1 mm。
Ø25孔:钻孔至Ø23 mm, 余量9 mm, 扩孔1.8 mm, 粗铰孔0.14 mm, 精铰孔0.06 mm。
第三, 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量。
粗铣端面2.1 mm, 半精0.7 mm, 精铣0.2 mm。
4 切削用量
工序1:粗铣Ø25两端面、Ø60孔两端面:工件材料:HT200, σb=200MPa、Hb=200~241 HBS。
机床:XA6131型万能升降台铣床。
切削用量:
第一, 铣削深度。
因为切削量较小, 可以选择ap=1.5 mm, 一次走刀完成加工。
第二, 每齿进给量。
机床功率为10 kw, 选Fz=0.08 mm/z, d0=200mm。
第三, 切削速度Vc。
主轴转速n1=150 r/min, 实际切削速度V=πn1d/1 000=94.2 r/min。工作台每分钟进给量速度为:
Vf=fz×Z×n1=0.18×16×150=432 mm/min, 取Vf=475 mm/min。
工序2:钻-扩-铰Ø25孔:
选用Z550立式钻床。硬质合金锥柄麻花钻。根据《工艺手册》表4.2-14得:
n=1 000Vc/π×d0=276.9 r/min, 取n1=250 r/min, V1=πn1d/1 000=18.1。
工序3:粗、精镗Ø60孔:
选择高速钢镗刀, T68卧式镗床。
粗镗时V=20~35 m/min, f=0.3~1.0 mm/r。
精镗时V=15~30 m/min, f=0.15~0.5 mm/r。
工序4:精铣Ø25孔两端面:
选择X6140卧式铣床, Ap=1.0 mm, f=0.14 mm/z, T=180 min, Vf=6.44 mm/s, tm=5.9 min。
工序5:精铣槽16H11:
机床:X61W型万能铣床。
刀具:错齿三面刃铣刀。
走刀量f=0.67 mm/r, T=150 min。
实际切削速度V=πd/1 000=196.2 m/min, Tm=L/vf=32.77 s。
5 夹具设计
粗铣拨叉脚两端面时, 选取拨叉左端面作为基准。底面再加一块挡板, 这样就把零件定位在夹具上了[4]。设计工序———精铣Ø60H12孔两端面:
第一, 确定每齿进给量fz:
硬质合金铣刀在功率为4.5 kw的x51铣床加工时, 每齿进给量fz=0.14~0.24 mm/z半精铣取较小值, 取fz=0.14 mm/z。
第二, 确定切削速度Vc:
由ap≤4 mm, fz=0.14 mm/z, 得:
Vc=110 mm/z, n=352 mm/z, Vf=394 mm/z。
第三, 切削力及夹紧力计算:水平分力:Fh=1.1 F实≈182.7 N
垂直分力:Fv=0.3 F实≈49.8 N
第四, 心轴取材料Q235, 弯曲应力=M/Wz=2.67158 MPa许用值。
第五, 定位误差分析。左端面是靠着夹具上的, 会产生相应的误差, 应尽量提高垂直面的垂直度, 以减小误差。
6 结论
该夹具在实际应用中, 实现了被加工件的自由度控制以及准确的定位与夹紧;同时解决了精铣叉口端面由于刚度不足而引起的弹性变形问题, 在精铣中也避免了产生的震动, 叉口端面的加工精度满足了加工要求。该夹具装夹工件方便快捷, 能够满足高效率的生产作业, 操作简单, 可以广泛使用。
参考文献
[1]段明扬.现代机械制造工艺设计实训教程[M].桂林:广西师范大学出版社, 2007.
[2]李益明.机械制造工艺设计简明手册[K].北京:机械工业出版社, 1993.
[3]艾兴.切削用量简明手册[K].北京:机械工业出版社, 1994.
CA6140普通车床 篇9
一、确定具体的车床改造方案
对车床的改造需要制定切实可行的方案，方案的设计制定要考虑用户的需求，在此基础上尽量减少改动部件，实现经济效益最大化。关于普通车床的数控改造是指通过加装数控设备系统的改造。
（一）选择数控系统的注意事项
选择数控系统对整个车床改造以及改造后应用都具有重要意义，所以在选择时要综合数控系统的性能、经济以及售后维修等因素，一般来说原则是选用品牌数控产品；还要考虑被改造车床本身的结构性能和原有部件的精度，目的是使选择的数控系统能够满足改造需要并能与原车床适应，还要避免数控功能过剩，造成资源浪费；结合实际生产，还要考虑车床所面临的生产对象产品的相关要求和参数，所加工生产的产品的复杂性和多样性；最后需要考虑的就是改造所需的成本。
（二）对电气控制系统的数控改造
电气控制系统的数控改造包括以下几个关键部分：
第一，对主轴部分的改造。主轴部分的改造需要主要是要达到控制要求：进行正转和反转以及调整对刀所需要的点动控制；点动完毕和停车还需要反接制动，避免造成多次点动时的大电流超过电机负荷或者限制反接制动电流；对主轴的电机还要加以短路保护和超负荷过载保护，所以需要对主轴电机的运行情况进行监视，可以再主轴电路中通过互感器接入电流表来完成该项保护。按照上述要求对电气控制系统进行改造可以采用KM1和KM2实现主电机的正转和反转控制，同时在主电机末端安装光电解码器以使车床具有自动加工螺纹功能。
第二，对进给部分的改造。对进给部分的改造分为两大内容，一是电气部分改造，二是机械部分改造，具体的方式是在原有车床精度原则下将X轴的手动进给改造为自动进给。
第三，对刀架部分的改造。在进行刀架部分改造时需要注意与实际的生产需要相联系选择性能合适的系统，然后再对原有刀架部分和拖板进行拆除，安装四工位刀架。四工位刀架的主要特点是刀架内带有交流电机，虽然容量较小，但是能够满足控制正转选刀的需要；此外该刀架内还配有4只霍尔元件用来检测刀位位置，在电机反转时可以完成刀具的定位。
第四，PLC系统程序的设计和安装调试。PLC程序是按照生产技术以及设备运行的控制需要，来确定电控系统的工作方式。该程序可以适用于手动、半自动和全自动，都可以按照控制方式来设计相应的程序，对设计的程序进行编译，传入PLC后经过实验模拟和调试，逐渐达到设计要求最后应用于实践，实现对生产现场的控制。
（三）对机械部分的数控改造
CY6140普通车床的改造原则就是对车床进行大修，但是保留原主轴、尾座和导轨，对机械部分的改造就是在大修后，将大拖板和中拖板的驱动和进给箱传动脱离，而用两个伺服驱动取而代之。
二、普通车床数控改造的步骤分析
在确定了上述普通车床数控改造的方案后，完成改造需要进行以下几个步骤：
第一，进行机械维修和电气改造。这两者作为第一部分是因为对车床的电气改造之前需要先期进行检测和维修。对车床进行必要的检测，确定后需要维修的内容，结合车床改造方案，才能顺利衔接电气改造并完成改造内容，因为机械性能的良好状态是进行车床电气改造的基本前提。
第二，在改造程序上要按照先部分后整体、先易后难的原则实施。在完成上一步骤后，进行到电气改造时，将电气改造分为多个小部分分别完成，再对完成好的各个部分互联来完成整个电气部分的改造。
第三，确定改造的范围和周期。普通车床的数控改造根据各个车床的具体情况需要改造的范围并不一致，有的需要对车床的整个电气系统实施改造，有的并不需要，如何确定改造范围，需要进行科学的检测分析。在确定改造周期时也要结合实际情况，综合技术人员的专业技能水平、对改造共组的准备情况以及所需进行的改造系统的难易程度和复杂程度等等。第四，在实施改造之前做好各方面的技术准备。准备工作大体可以分为两项内容，一是机械部分的准备，包括为进行电气改造所需进行的机械大修的检测、设计和所需零部件的准备，这些应当在先前准备完成；二是对新的数控系统相关技术资料的准备和学习，新的数控系统包含诸多的系统功能和技术要求，所以在实施改造之前，需要认真消化应用的技术资料，对系统原理和相关线路分布以及安装调试等操作规范熟练掌握，确保改造工程的顺利完成。
三、CY6140普通车床经过数控改造后具备的性能以及效益分析
改造后的数控系统可以完成加工曲线、曲面等零部件；实现自动化加工的同时自动监控、自动报警等多项自动功能，为实现无人值守提供了技术上的可能，所以改造后的车床能够有效提高生产率，促进经济效益的增长。对原有车床的数控改造比购进新设备在成本上也较为节省，还减少了安装所需基础设施建设，所以对普通车床的数控改造是一项兼具经济效益和社会效益的加工改造项目。
结语
普通车床由于各种型号上的差异导致其在结构和性能等方面存在着诸多的差异，所以在进行数控改造前要结合不同车床的特点制定具体的改造方案，再按照相应的步骤进行改造。对车床进行数控改造的目的是实现改造后车床运行的自动化，从而有效提高车床生产的效率，降低人工劳动量。普通车床的数控改造具有多方面的优势，在效果上也较为显著，所以应当继续加大对该项改造项目的研究和推广，让更多的企业，尤其是中小企业开展对普通车床的数控改造，尽快的投入使用，以便创造出更多的价值。
摘要：随着高科技的发展, 对车床的改造成为工业生产的一个必要环节。如何实现普通车床的改造, 使其符合现代生产活动的需要, 结合数控技术对其改造是行之有效的方法。本文主要以CY6140普通车床为例, 对普通车床数控改造进行了分析研究, 具体介绍了普通车床数控改造的方案和步骤, 旨在为我国中小企业的普通车床数控改造提供有益的借鉴, 扩大普通车床数控改造的应用范围, 使其为提高生产效率提供支持, 同时创造出更高的经济效益。
关键词：CY6140普通车床,数控改造,方案,步骤
参考文献
[1]唐林, C616车床的经济型数控改造总体方案及主要零部件的设计[J].实用技术与工艺装备, 2007, (06) .