教学用数控车床改造

◎赵春阳

教学用数控车床改造

◎赵春阳

学校数控专业教学中使用数控机床已达10年之久，这些数控车床在教学中经常出现一些问题，比如系统经常出现一些莫名其妙的报警现象，加工出的零件不能达到要求，使用过程中机械故障率较高，并且系统功能少不能完全满足实习要求，严重影响了实习教学，购置新机床，费用较高，对其进行改造能在保证经济性的基础上满足实习教学，是学校提高实习教学质量的一个重要手段。本文中改造方案具体包括机械部分改造、电气部分改造，系统部分升级，参数设定等几个部分。

我校现有大连机床厂CA6140型数控车床2台，采用FANUC oi系统，本机床为经济性数控车床，加工精度0.01mm,采用四方刀架，主轴为无极调速，其他主要附加装置有冷却系统和照明系统，润滑方式为手动配合自动方式。实习教学使用已达十年，因为学生多为初次接触数控机床，使用操作过程中难免会出现不同情况的撞刀、扎刀现象，更有甚者在卡盘拆装联系中卡盘不慎跌落砸到导轨现象的发生，另外实习教学中因老师疏忽管理机床维护不能正常进行。导致系统经常出现一些莫名其妙的报警现象，加工出的零件不能达到要求，使用过程中机械故障率较高，因而导致实习不能正常进行，很多故障问题因三包期已过，找专业人士维修成本大涨。经过调查发现该机床机械性能良好，各种电气元件、线路未见老化，综合性能良好，经考虑决定对其升级改造。具体改造方案如下：

机械部分的改造

机床机械主体部分主轴箱、变速箱、导轨、丝杠、光杠、尾座等关键部件没用大的问题根据我校车床情况得出主要改造的着眼点是：日常的维护保养；刀架旋转不到位、错位、不旋转等现象；主轴不能旋转、车削螺纹乱牙。

具体改造方案是：针对日常维护保养，要求实习教师配合理论教师对学生提出每日实习完毕认真打扫机床，每周对机床进行一次二级保养。针对刀架问题，主要原因刀架旋转的机械锁紧机构可能存在间隙，或刀架刀位的检测信号有误。首先测量刀架上的直流电压，检测刀位信号的集成霍尔元件是否正常。若电气控制都正常，一般要更换损坏磨损机械零件，调整间隙。针对主轴不能旋转、车削螺纹乱牙现象，对电动机和光电编码器起进行维修或更换。

数控系统的改造

由于该设计主要针对职业学校教学用数控机床，而且机床数控系统完全能正常运行，且该系统具有高可靠性、高集成性、高性价比的特点，在经济型数控车床上得到了广泛的应用，其各硬件以及接口、线缆随系统标配，连接、维修更加方便。所以，在设计方案时候，要求既能满足经济效应，又能为了教学有针对性的改造。主要改造针对学生将来就业可能面对多种数控操作系统，加装了开放式数控系统，采用了PC机+可编程运动控制器的结构，从而使学生通过仿真操作面板掌握国内外多种操作系统，提升学生就业能力及和社会实践无缝对接。除此之外，添加与电脑连接端口，能直接把电脑预装的仿真模拟系统和数控机床连接起来，实现先模拟后加工的模式，大大降低因学生初学而导致的操作过程中出现撞刀、扎刀等现象，并能提高学生编程过程中对走刀路线的认识。

电气部分的改造

该机床故障率升高的原因主要是由实习环境和操作不当引起，车间的工作环境不佳使得控制计算机的硬件出现受损、老化，粉尘使得外部接口信号不稳定，这对这点重点是加入自动润滑系统，增加一个自动定时泵油的伺服电机控制定时自动润滑系统，另外因平时实习主要加工塑胶棒因而拆除冷却系统。

参数设定

因前面几个部分改造后数控车床能否正常运行的必要条件是要保证数控系统的各种参数的设定必须正确，不正确的参数可能会导致后期严重的后果，因而车床改造后必须按照机床手册和说明书对各种系统参数进行设定。具体针对实习教学用机床和我校机床改造现实情况，参数设定如下：

设定主轴参数。主要对刀架位置名称、刀架旋转位置编码器，主轴转速、电机转速、主轴传感器等参数进行设定，根据手册介绍进入参数设定界面对以上几项按照要求对参数进行正确的设定。

设置基础性参数。主要包括I／O通道、超程检查、各轴互锁、手轮有效等，同理进入系统界面对以上需改动参数进行修改设定。

设定轴参数。

参数N0.3736：4095×4500/6000=3071。

参数N0.3735：4095×150/6000=102。

参数N0.3741：6000×11/108=611。

参数N0.3742：6000×11/12=1833。

参数N0.3743：6000×11/12=5500。

参数设定完毕后,在PMC程序中自动判别,合理选择档位。

另外，因学生实习需进行无挡块参考点设置，故采用以下步骤进行：先将#1815中的APC和APZ设0；关机后再开机，手轮摇至参考点；再将#1815中的APZ设1，再看机械零位是否为零，是的话将APC设1，即可。

设定伺服参数。由于数字伺服控制是通过软件方式进行运算控制的，故具体设定方法如下：接通电源；把机床调整到在紧急停止状态；显示伺服画面并调整参数SVS (#0)=1；首先按下系统健，然后按翻页键，最后找到 [SV-PRM]界面；按照要求输入初始设定必要的参数：如主轴转速等。

调试、试切

对机床进行各种操作调试，包括：手动方式、手摇方式、自动运行方式下的各种主轴运动和刀架运动情况及编程、MDI方式下各种面板按键输入操作情况。保证无误情况下进行试切削，可加工一类带有外圆、切槽、螺纹加工的零件，通过对刀、编程输入（包含通过外接口U盘或电脑输入）、自动加工、图形图像仿真和后期检测等流程对加工零件过程进行检测，从而对机床改造后情况进行评估反馈。

通过改造后的机床，经过一学期实习教学，未发现机床故障，加工精度进一步提高，螺纹不再有乱牙现象，主轴和刀架运转的故障克服，而且更加提高了实习效率和质量，学生就业后因能掌握多种数控系统，得到就业单位的好评。同时也为各兄弟院校的数控机床改造提供了可行的思路和理论依据。

(作者单位：河南省交通高级技工学校)