SKY系统在车床数控改造中的应用 (2)

　　（1）伺服部分　根据车床传动部分的机械特性，我们选用相匹配的进口交流数字式伺服电机。根据改造后车床的精度要求，选用相匹配的光栅尺作为线位移检测元件。常规5V方波光栅尺的分辨率为5μm，其精度可达到0.01mm，读数头最大快移速度达24m/min，可以保证数控车床的精度及稳定性。实际上系统分辨率可达0.5μm。采用更高精度的检测元件，已经使系统工作精度达到1μm。
　　（2）主轴部分　为实现系统对主轴部分的实时控制，我们采用配套的变频器，如三菱、松下、台安等对主轴电机进行转速及转向的控制。同时配合车床自身机械变速机构，可避免其在低频下振动与扭矩降落现象。系统将通过PLC实现对变频器转向的开关量控制，通过0～10V模拟量输出可实时对电机转速进行控制。这样即可实现加工过程中的恒线速度切削。
　　另外，在主轴上（即C轴）装配相应的光电编码器，将其转速以脉冲形式进行计数并反馈给计算机，系统根据其计数结果能实现软件同步螺纹切削。这种方法通过对C轴的位置反馈信息进行数字化处理，动态提取同步信息，实时预测牵入同步点，并据此进行柔性牵入同步控制，以无中断方式实现了多次切削过程的软件准确同步。它大大提高了系统的可靠性，使螺纹车削精度得到可靠保证。
　　（3）刀架部分　通过计算机与PLC的组合，实现了对刀架换刀的准确控制。其控制流程图如图3。计算机发出换刀指令后，PLC接收其信号并动作，控制刀架电机正向旋转。同时检测刀架各刀位的位置反馈信号，并与计算机发出的刀号指令比较，直到一致时，停止刀架电机正向旋转，同时PLC控制刀架电机反转锁紧。锁紧到位后，PLC发出换刀完成信号给计算机，此时换刀动作结束。

　　（4）快速自动对刀部分　配上附件对刀器，实现了有人工参与的快速自动对刀。其工作原理图4可简要说明。对刀模块上有两个对刀面A、B，其位置关系已知。在系统控制下，刀具刀尖分别触及对刀面A、B的瞬间，采样X、Z坐标值，即可求得刀尖坐标。即确定了该刀具在机床坐标系中的位置。若刀具刀尖为圆弧形，刀尖触及A、B面时，采样到的X、Z坐标值为圆弧与对刀面接触点的相关坐标。此时系统将根据刀尖半径与对刀面的几何关系，通过计算求解出刀尖圆心坐标，以此确定刀具位置。利用快速对刀功能，对一把刀只需1min左右。且对刀精度高，大大减少了加工的辅助时间，有效地提高了劳动生产率与车削加工质量。

4　结论

　　经过改造后的车床，如云南机床厂的C6140车床、泰兴机床厂的C6150车床等，能发挥出普及型数控车床的全部功能，精度高、可靠性好、操作容易。该机床再配合系统强大的CAD/CAM/CNC三位一体的软件编程功能，使其能加工多种精度要求高、形状复杂的工件，从而给用户创造出良好的经济效益。