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摘要：用普通PC机作为徽机数控系统的主机，步进电动机驱动电源采用脉冲调宽电路和平滑细分线路，数控车床本体利用旧普通车床改造并加装收信4工位电动刀架，从而实现车床的多功能低成本自动化。
目前，经济型数控机床仍然是我国市场需要量最大，销售量最高的数控机床。利用现有闲置的旧机床，通过数控化改造，使其成为1台新的高效、多能的经济型数控机床，则是一种盘活存量资金的有效方法，也是低成本实现自动化的道路之一。我们研制的CK6130小型数控车床正是这个思路的探索和实践。
1 工作原理
CK6130小型数控车床由微机数控系统和机床本体两大部分组成。加工工件时，先编制工件的数控程序，然后将校核可行的数控程序键人到数控装置，再由数控装置根据程序指令计算出进给脉冲序列，接着多功能NC板进行脉冲分配，经功放或驱动电源进行功率放大后，形成驱动装置的控制信号，从而控制机床主轴的转速、启停，进给系统的运动方向、速度和位移大小，以及刀具的选择、冷却润滑的启停等动作。使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、行程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸、精度符合要求的零件。
2 微机数控系统
本机床采用控制X轴、Z轴实现两轴联动的开环经济型控制系统，能完成两坐标的直线插补。它主要由微机、步进电动机驱动电源、步进电动机、多功能NC接口板、控制电路等组成(图1)。微机可选用IBMPC-286以上任何一种微机及兼容机，在其总线槽内插上数控卡，利用开发的车床数控软件包，将工件加工程序通过键盘键人，存贮在具有掉电保护功能的工件程序存贮器中，从而提高系统运行的可靠性，完成工件的数控加工。 （图片）
图1 数控机床控制系统总体方案步进电动机驱动电源采用脉冲调宽电路和平滑细分线路，以大力提高高频时步进电动机的愉出转矩，改善系统的快速性能，同时可降低低频时步进电动机的振动，使运行更稳定。此外还具有超温、超压、过流及欠压等保护功能。
在系统中还采用了光电祸合器进行隔离，以提高系统的抗干扰性。
3 机床本体
CK6130数控车床的机床本体由小型普通车床C615改进而来，主要包括进给传动系统的改造，主传动系统的改造及刀架结构的改造3个部分。
1）进给系统的改造
Z轴(纵向)进给系统如图2所示，拆除原机床的进给箱、溜板箱、光杠和丝杠，将步进电动机布置在原丝杠的左端，利用原机床进给箱的安装孔和销钉孔安装减速齿轮箱。步进电动机采用一级齿轮减速、传动齿轮采用双薄片齿轮以消除间隙。用滚珠丝杠代替原丝杠安置在原丝杠位置。滚珠丝杠采用可预紧安装方式，以减少或消除因丝杠自重产生的弯曲变形，使丝杠拉压刚度有较大提高。工作时，步进电动机经无间隙联轴器与减速箱相联，将拖动扭矩传给滚珠丝杠副，带动大拖板沿纵向往复运动。（图片）
图2 2轴进给系统改造示意图X轴(横向)进给系统将步进电动机安装在大拖板上，经一级齿轮减速驱动滚珠丝杠。
2）主变速系统的改造
在主轴后端部安装光电编码器，采用电磁离合器与滑移齿轮相结合，将C615车床的手动分级变速改造为自动分级变速，使之具有操作方便结构简单的特点，同时采用双速电动机，以进一步增加变速级数。
3）刀架结构的改造
采用收信4工位电动刀架取代原C615车床的普通手动转位刀架，并由数控系统控制。工作时刀架在收到微机发来的信号后，在执行过程中，刀架每一次转位、换刀均由刀架上的霍尔元件电路向微机回送当前刀位的信号，由微机进行判断，当现刀位满足微机要求后，再向微机回送刀架锁紧而执行完毕的信号(图3)。（图片）
图3 刀架工作流程框图4 车床的功能特点
本机床数控系统采用通用PC机，机床本体采用普通C615车床，编程采用彩色全屏幕显示和人机对话方式。机床可完成数控加工在线编程、程序检验、语法纠错、图形显示、仿真加工、运行参数自动设置，并控制机床整个自动加工过程。具有加工圆柱、圆锥、圆弧、端面、成形面、螺纹等复杂形状及组合面的功能。数控软件包为开放型，预留有接口，可扩展功能和实现软件升级，具有低成本自动化的显著特点。
12/8/2007
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