C6140普通车床数控化改造技术协议讲课教案

C6150A普通车床数控改造方案

一、概述：

贵公司现有C61140普通车床，为了提高生产效率，提高产品的一致性和加工复杂零件。贵公司提出对C61140普通车床进行数控化升级改造。根据贵公司提出的技术要求，结合我公司在数控机床改造方面积累的经验。特制定如下C61140普通车床数控化升级改造技术协议。

二、机械改造部分：

根据《GJB5481-2005国家军用标准》{机床数控化改造通用技术要求}

改造前，应按GB/T 17421.1-1998规定的方法对机床几何精度进行检测，并符合下列要求:

对于改造后需加工的零件（顶头）精度在8级或8级以上的机床，其几何精度应不低于（设备修理精度检验技术手册）Ⅱ类机床的要求。

对于改造后需加工的零件精度在8级以下的机床，其几何精度应不低于（设备修理精度检验技术手册）Ⅲ类机床的要求。

(说明：由于该车床为全新设备。在改造前由双方共同确认机床几何精度，如果几何精完全符合国家标准及出厂精度将不进行几何精度修复工作。) ▲改造部分

(1)进给系统改造：用数控系统控制纵横两方向的伺服电机，实现X、Z两方向的进给。

①保留Z轴梯形丝杆，只增加伺服电机及行星减速机，获得Z向进给运动。

②将刀架滑动丝杠螺母副改为滚珠丝杠副。通过连接装置与伺服电机连接，得到X向

进给运动。

(2)刀架保留原手动刀架，如需电动刀架，费用另计

(3)保留主轴的驱动方式，增加主轴编码器，编码器采用同步带传动方式。

▲普通卧式车床数控改造后示意图：

①在改造时取消其原有的走刀箱及溜板箱。

②将原机床上床身梯形丝杆、中拖板梯形丝杆更换为滚珠丝杆。

③因为为了节约费用，保留了Z轴梯形丝杆，但轴反向间隙可能较大（数控只能补偿1MM间隙），加工时尽量向同一个方向移动，反向移动时，需在程序上补偿反向间隙，同时T型丝杠精度不高，长距离时可能误差较大（根据丝杠磨损情况而定）。

④重新设计、加工伺服电机安装座。

⑤伺服电机与滚珠丝杆的联接采用梅花辨式联轴器。

⑥滚珠丝杆副的润滑采用集中润滑站系统定时定量润滑。

▲改造件的机械设计要求

1 机床改造件的安全防护设计应符合GB15760的规定。

2 加工件应符合图样、技术文件和有关标准的规定。

3 加工尺寸的未注公差，应符合GB/T 1804－2000的m级。

4 加工件在热处理后不再进行加工的表面应清洁，表面处理后的光泽应均匀一致。

5 重要铸件粗加工后应进行时效处理。

6 铸件上不影响使用和外观的缺陷，允许按有关规定进行修补。

7 加工件的已加工表面不应有磕碰、划伤和锈蚀等缺陷，螺纹表面不应有压痕。搬

运和存放时，应防止加工件损伤和变形。

▲主要改造件加工的基本要求

1 箱体上滚动轴承孔的形状公差应符合GB/T 275-1993的规定。

2 箱体上孔端面对孔轴线的垂直度，一般应按所选轴承的型号和精度等级的安装精

度要求确定。

3 系统中高速、重载和滑移齿轮的齿部应进行淬火、渗碳和表面氮化的处理，并应

符合有关标准的规定。圆锥齿轮的精度应符合GB/T 11365-1989的规定。

4 滚珠丝杠副应符合GB/T 17587.3-1998的规定。机床传动链末端滚珠丝杠副精度等

级的选择应保证各类型机床精度的要求。

▲数控改造装配技术要求

1）装配环境应清洁。精度要求高的部件，装配环境应符合有关规定。

2 ）装配时的零、部件应清理清洁。在装配过程中，零部件不应磕碰、划伤和锈蚀。

零部件的配合面及外露表面不应有修挫和打磨等痕迹。

3）机床应按产品图样和装配工艺规程进行装配。装配到机床上的零、部件（包括外购件）均应达到图样及技术文件规定的质量要求。

4）装配后的螺栓、螺钉头部和螺母的端面应与被紧固的零件平面均匀接触，不应倾斜和留有间隙。装配在同一部位的螺钉，其长度一般应一致。紧固的螺钉、螺栓和螺母不应有松动现象，影响精度的螺钉紧固力应一致。

5 ）在螺母紧固后，各种止动垫圈应满足止动要求，需要时可采用在螺纹部分涂低强

度或中强度防松胶代替止动垫圈。

6 ）移动、转动部件装配后，运行应平稳、灵活、轻便、无阻滞现象。

三、C61140普通车床数控系统升级改造部份：

（一）数控系统构成

(1) 广州数控928TEA。电源：提供ECU 24V DC；控制部件：用于控制最多3个模拟坐

标轴；NC控制面板：带图形液晶显示和键盘；机床操作控制面板；DI/O接口：16点二进制I/0；电子手轮：在JOC方式下，以增量方式可手动操作X/Z向运动。

(2) 系统的I/O接口分配：

①输入的控制信号：丝杠位置检测信号，包括X向和Z向正负硬限位、X/Z参考点开关

信号；伺服过载和急停信号及伺服就绪信号；四工位刀架信号。

②输出的控制信号：刀架正反转信号及油泵润滑信号；伺服使能信号。

(3) 参数设置及优化调试PLC机床参数包括I/O口高低电平有效定义、刀架控制、润滑

有效、倍率开关、急停、X/Z硬限位、驱动优化有效、机床驱动器类型、刀架位数、换刀监控时间、MCP面板按键定义等。对伺服系统进行自动速度控制器优化处理。（二）系统概述

1、数控系统：

数控系统选用世界知名品牌广州数控公司的928TEA

· X、Z、Y、4th、5th五轴控制，Y、4th、5th轴的轴

名、轴型可定义

·2ms插补周期，控制精度1μm、0.1μm可选

·最高速度60m/min（0.1μm时最高速度24m/min）

·适配伺服主轴可实现主轴连续定位、刚性攻丝、刚性螺纹加工·内置多PLC程序，当前运行的PLC程序可选择

·G71指令支持凹槽外形轮廓的循环切削

·支持语句式宏指令编程，支持带参数的宏程序调用

·支持公制/英制编程，具有自动对刀、自动倒角、刀具寿命管理功能·支持中文、英文、西班牙文、俄文显示，由参数选择

·具备USB接口，支持U盘文件操作、系统配置和软件升级

·2路0V～10V模拟电压输出，支持双主轴控制

·1路电子手轮输入，支持手持式电子手轮

·40点通用输入/32点通用输出

·外形安装尺寸、指令系统与GSK980TDa完全兼容

2 、电子手轮（FANUC）：

急停和使能按钮

5个伺服轴的旋转选择开关

3.5m长的伸缩电缆

手轮盒体积紧凑、重量轻，便于手持

手轮盒背后带有磁性材料，便于放置

3 、驱动器（广州数控）

·采用数字信号处理器（DSP）和超大规模可编程门阵列

(CPLD)，集成度高，可靠性好

·采用优化PID控制算法控制电机运转，提高了位置与速

度控制的准确性和快速性

·采用三菱公司智能功率模块（IPM），具备完善的保护功

能，显示报警代码，输出报警信号

·全数字式控制，用户可对控制参数进行设置，以适用不同的应用需求·独特新颖的外观设计，并获国家专利。专利号：200530157950.7 4、驱动电机系统：

·采用全封闭式结构，外形美观、结构紧凑。

·采用优化的电磁设计，电磁噪声低、运行平稳、效率高。

·采用高性能稀土永磁材料，低速特性好、过载能力强。

·采用高速、高精度光电编码器，与高性能驱动单元配合可

作高精度速度和位置控制。

·采用IP65防护等级，确保电动机在-15℃～40℃环境温度及粉尘油雾环境下可靠使用。·采用进口高精度轴承和转子高精度动平衡工艺，确保电动机运行在最高转速范围内稳定可靠、振动小、噪声低。

·具有高转矩惯量比，快速响应能力强。

·部分电动机采用F级绝缘结构，寿命长，性能价格比高。

具体参数如下：CA6140/50

轴名额定功率额定/最高转速（rpm）额定扭矩/最大扭矩（Nm）X(130STJ-M075D) 1.88KW 2000/3000 7.5N.M

X(130STJ-M150B) 2.3KW 1500/2000 15N.M

Z(175STJ-M300B) 4.7KW 1500/2000 30N.M

Z轴增加1:3行星减速机

5、刀台：（不做改动，保留现有方式）

LD4型系列电动刀架工作原理及特点

LD4系列立式电动刀架采用蜗杆副传动，上下齿盘啮合定位，

螺杆锁紧无触点霍尔元件发信的工作原理。具有转位快，定

位精度高，刚性好的优点。是普遍采用的经济型产品

6、主轴保留现有的控制方式及驱动系统。

7 、其它：

根据技术新、质量品质好、价格低、配件容易购买、品牌国内知名、市场占有率大、性价比好的原则，来确定改造产品技术选型：

更换机床低压电器，从新设计机床控制电路，从新选型继电器、接触器、指示灯、开关、按钮等，所有低压电器用国内知名品牌的产品。

（三）控制功能：

轴控制功能：

·控制轴数：5轴（X、Y、Z）

·连动轴数：5轴

·公/英制转换EIA/ISO自动识别

·存储型螺距误差补偿

操作功能

·手轮进给（选配件）

·手轮进给倍率：×1，×10，×100，×1000（可设定）

·程序中断再启动

进给功能

·每转进给·自动加减速

·JOG倍率·自动拐角减速

·系统分辨率：0.001mm

刀具偏置补偿功能

·刀具补偿存储器30个·刀具偏置

编辑操作功能

·后台编辑·程序检索

程序输入功能

·极坐标指令·工件坐标系G54-G57

·工件坐标系测量值直接输入·算术和三角函数功能

·绝对值/增量值编程·轮廓编程（人机对话式编程）·倒角，倒圆指令·程序数据输入

·用户子程序嵌套最大4级·各种加工循环

辅助/主轴功能

·主轴倍率选择·主轴准停，定向（需配伺服主轴和主轴编码器）设定及显示功能

·坐标显示切换·动态参数显示·中文显示界面

其他

·用RS232接口实现于计算机双向通讯和DNC功能

·断点返回加工

·电子齿轮比·反向间隙补

（四）数控改造参数设定：

1)．速度设定：

进给速度（G01、G02、G03等）：2mm/min~~1000mm/min

快进速度（G00等）：2000mm/min~~4000mm/min

2)．精度设定：

理论控制精度（脉冲当量）：X、Z向0.001mm

显示精度：X、Z向0.001mm

重复定位精度：X≤±0.008mm，Z向≤±0.01mm

定位精度：≤±0.015/300mm

3)．控制设定：

X，Z进给可以自动/手动控制，速度可以直接调节。

主轴起停，可以自动/手动控制。

冷却自动/手动控制。

定时自动润滑导轨

（五）数控系统框图（仅限参考）

四、双方责任：

1．甲方责任

·按合同规定按期提供改造工作所需费用。

·提供机床缘由全部电气、机械图纸、技术资料以便乙方设计；工程结束后乙方完整归还给甲方。

·提供施工所需要的必要条件（如：场地、电源、起吊运输，场内交通设备等）和可能的配合。

·机床改造完成后，组织有关部门验收并签署验收报告。 ·提供试加工件所需的标准试件和图纸、刀具、量具。 2．乙方责任

·乙方应保质保量，在合同规定时间内完成本协议上两项“电器改造部分”，“机械改造部分”中的各项内容。

·乙方应承诺本次改造所用外购零部件、组件的材料是合格材料；且各电器元器件均为合格的新产品且有有效合格证。

·配合甲方进行试加工，必须满足机床工艺要求。 ·爱护甲方场地内的各种设备和公共设施。 ·乙方应自觉遵守甲方现场的各项规章制度。 五、工作周期：

数控系统备货期：60天

乙方进入现场改造后：30天内完成设备的改造。 六、设备验收程序及标准：

Z

TTL 编码器

驱动模块

X

主轴电机

验收在设备安装调试合格后进行。乙方在接到甲方到货通知后，应在1周内到达甲方现场，并负责设备改造、安装、调试工作。乙方通过调试确认合格后，以书面的形式通知甲方验收。由甲方组织有关部门人员，按照技术规范要求进行检查验收，设备连续空运转8小时无故障后，进行产品（数量由双方认可）连续加工，合格率应达到100%，当设备性能和加工工艺及产品加工达到技术质量要求时，为通过终验收。双方签署终验收报告。

七、售后服务

·改造竣工后，乙方向甲方提供两套完整的电气系统资料，机械改造资料，包括零件加工图纸，机械安装图，电器安装图、系统使用说明书、各种软件，硬件清单和所有资料将刻录成光盘以便保存，存档。

·验收并交付使用后，对非人为故障，乙方免费保修壹年。

·乙方免费为甲方培训2到3名操作人员，使其能熟练操作该数控进行数控加工。

·如设备使用中出现问题、故障，在接到用户电话后4小时内到用户现场，2个工作日内给出问题解决方案。

八、技术文件及图纸资料

验收移交的技术资料必须完整无缺，所提交的技术资料如下：

1）设备改造使用说明书、数控系统操作说明书（一套）。

2）维护保养说明书、数控系统诊断说明书（一套）。

3）设备改造（竣工）图纸、PLC软件技术资料。

4）设备改造（完工）调试检查记录。

5）设备改造所用的外购器件和材料所带的技术资料。

6）质量保证书。

上面所有资料，除提供文字资料一式2份外，还提供资料光盘2张（含数控系统HMI 软件）。

九、其它

其它未尽事宜，双方协商解决

沈阳欧马智能装备有限公司

2016-12-15