CA6132车床的进给系统数控化改造（GSK系统）

第 1 页 共 23 页目录目录 .1摘要 .21 绪论 .32 CA6132 数控改造总体方案 .52.1 CA6132 概述 .52.2 拟定总体改造方案 .73 进给伺服系统机械改造 .113.1 进给系统机械结构改造设计 .113.2 进给伺服系统机械部分的计算与选型 .113.3 步进电机的选择 .154 CA6132 车床控制系统设计 .184.1 CA6132 控制要求分析 .184.2 CA6132 车床电气控制设计 .18总结 .22参考文献 .23第 2 页 共 23 页摘要装备制造业和数控技术是现代工业的基础，随着我国国民经济的的快速发展，国民经济的各个部门对所生产的产品的性能要求越来越高，采用数控机床是实现多品种小批量生产的主要途径。然而，高速、高精度、高自动化的数控机床价格仍然较为昂贵，且订货周期较长，无法满足生产急需。采用数控改造技术对原有普通机床进行改造是提高机床的加工范围、加工精度，提高自动化生产水平的重要途径。数控机床伺服系统是影响数控机床系统加工性能的重要指标，围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。针对把 CA6132 车床改造为经济型数控车床的目标，对车床的进给系统进行设计。其设计的思路是根据执行件所受到的载荷，选择并校核其相关的零部件，包括滚珠丝杠螺母副、减速齿轮和电机，本文还对机构的重要零件作了比较详细地介绍。最后，本文针对改造后的 CA6132 数控车床的电气控制系统提出了设计方案。关键字：数控改造；装备制造；进给系统；第 3 页 共 23 页1 绪论机械装备制造业是国民经济的支柱产业之一，直接影响着国民经济各部门的技术进步，同时反映了国家科学技术发展水平和国民经济的实力。近年来，结合机电技术、液压技术、气动技术为一体的数控机床在机械装备制造业中广泛应用，已成为不可或缺的加工设备。帮助人们解决了机械加工制造过程中的许多问题，使结构复杂、批量小、精度高、形状多变的零件的加工变得简单，提高了生产效率和机械自动化程度。数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。数控机床可加工复杂形状的零件表面，加工适应能力强；加工精度高，加工质量稳定；然而，由于数控机床价格仍然较高，一次性投资较大，中小企业难以承受，另一方面，大量替代下的普通机床仍具有很高的使用价值，采用数控化改造技术对普通机床进行改造，增加微机数控装置，以便实现额定的加工工艺目标，实现机械加工自动化，是提高企业市场竞争力的必由之路。数控改造技术在发达国家工业化进程中已得到迅速推广和普及，如日本的大企业中有 26%的机床经过数控化改造，中小企业则达 74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控化改造业务。在我国，总计约有 300 多万台机床，但是绝大部分仍然是自动化程度很低的普通机床，数控化改造市场前景广阔，也是适合我国国情发展的方向。采用数控技术改造闲置普通机床，能有效发挥和扩大机床原有的功能，提高机床的使用价值，适应多品种、小批量零件生产；提高自动化生产水平、加工精度和生产效率，减少操作者的劳动强度。同时数控改造费用较低，改造周期短，有利于满足生产急需。普通车床等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，第 4 页 共 23 页切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，从而提高了生产效率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。数控改造技术是企业提高生产效率，提升产品质量，降低技术成本的有效途径。本文以 CA6132 普通车床为研究对象，提出了一套普通机床的进给系统的数控化改造方案，以供同行参考。第 5 页 共 23 页2 CA6132 数控改造总体方案2.1 CA6132 概述CA6132 型是典型的普通卧式车床结构布局，具有通用性高、加工范围广泛等特点，特别适合于加工各类中小型盘套类或轴类零件。CA6132 卧式车床既能车削内外圆柱面、圆锥面、各种环槽、成形面及端面；也能车削各种常用的米制、英制、模数制、径节制、大螺距、非标准螺纹等。此外还可以对零件钻、扩、铰孔、滚花及压光加工。CA6132 型普通车床的结构由主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身几部分组成。图 2-1 CA6132 外形结构图1、11 床腿 2.进给箱 3.主轴箱 4.床鞍 5.中滑板 6. 刀架7回转盘 8.小滑板 9.尾座 10.床身 12. 光杠 13.丝杠 14.溜板箱在 CA6132 车床中，主轴箱将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。挂轮箱的作用是将主轴的转动传给进给箱，调换箱内齿轮，并和进给箱配合，可以车削不同螺距的螺纹。进给箱中装有进给运动的变速机构，其作用是把从主轴经挂轮机构传来的运动传给光杠或丝杠，取得不同的进给量和螺距。丝杠与光杠用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，将电机的旋转运动转变为溜板箱的纵向直线运动。溜板箱是车床进给运动的操纵箱，在其接受光杠或丝杠的传递运动，以驱动床鞍和中/小托板及刀架实现车刀的纵/横向进第 6 页 共 23 页给运动。大托板是纵向车削用的；中拖板是横向车削和控制被吃刀量；小托板是纵向车削较短工件或角度工件。CA6132 机床的传动系统由 CA6132 车床主运动传动链和进给运动传动链组成。主运动传动链是由主电动机经三角皮带传至主轴箱中的轴 I，轴 I 上装有一个双向多片式摩擦离合器 M1，用以控制主轴的启动停止和换向。轴 I 的运动经离合器 M1 和轴 II-III间变速齿轮传至轴 III，然后分两路传递给主轴。CA6132 型卧式车床进给运动传动链，一般包括纵向和横向进给传动链，由主轴至进给箱中轴 XVII 的传动路线与车公制或英制常用螺纹的传动路线相同，其后运动经齿轮副传至光杠 XIX（此时离合器 M5 脱开，齿轮 Z28 与轴 XIX 齿轮 Z56 啮合)，再由光杠经溜板箱中的传动机构，分别传至光杠齿轮齿条机构和横向进给丝杠 XXVII。溜板箱中的双向牙嵌式离合器 M8、M9 和齿轮传副组成的两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给运动的方向。利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，以及进给传动链的不同传动路线，可获得纵向和横向进给量各 64 种。CA6132 卧式车床的主要技术参数如下表：序号 名称 摘要 单位 参数1 在车床身上 mm 4002 工件最大直径 载刀架上 mm 2103 顶尖最大距离 mm 650-19004 宋制螺纹 1-12mm 种 205 英制螺纹 2-24t/m 种 206 模数螺纹 0.25-3mm 种 11 种7加工螺纹范围径节螺纹 7-96t/m 种 26 种8 最大通过直径 mm 489 孔锥度 莫氏 6#10 正转转速级数 r/min 2411 正转转速范围 r/min 10-140012 反转转速级数 r/min 1213主轴反转转速范围 r/min 14-158014 纵向级数 mm/r 6415 纵向范围 mm/r 0.028-6.3316 横向级数 mm/r 6417进给量横向范围 mm/r 0.014-6.1618 横向 mm 32019 滑板行程 纵向 mm 650-190020 刀架 最大行程 mm 140第 7 页 共 23 页21 最大回转角 度 9022 刀杠支承面至中心的距离 mm 2623 刀杠截面 BH mm 25*2524 顶尖套莫氏锥度 度 525 尾座 横向最大移动量(正负） mm 1026 外形尺寸 长宽高 mm 24181000126727 圆度 mm 0.0128 圆柱度 mm 20:00.29 平面度 mm 0.02/30030工作精度表面粗糙度 Ra mm 0.16-0.3231 主电动机 KW 7.532 电动机功率 总功率 KW 7.84表 2-1 CA6132 卧式车床的技术参数2.2 拟定总体改造方案在对普通车床进行数控化改造时，需要遵循以下原则：1、普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此，数控系统选连续控制系统。2、车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。3、根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用 8 位微机。在 8 位微机中，MCS51 系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选 MCS51 系列单片机扩展系统。4、根据系统的功能要求，微机数控系统中除了 CPU 外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O 接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。5、设计自动回转刀架及其控制电路。6、纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。7、为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。8、采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。第 8 页 共 23 页总体方案设计图如下图所示： 图 1 取消原进给箱，将原丝杠换成滚珠丝杠，并在其尾端联结一对齿轮进行减速, 然后与步进电机相联。普通车床的进给传动多半为齿轮传动，随着进给变换级数的增多，齿轮对数和操纵机构显著增加。传动链的增长，不仅使进给箱结构复杂，还因齿轮间隙的多个累积，反向间隙增大，急骤地降低了反向定位精度。进给系统的改造主要是减少进给箱内的齿轮对数，缩短进给传动链。所以一般改造时，是去掉进给箱。 用滚珠丝杠副代替普通丝杠副是因为滚珠丝杠副具有传动精度高、效率高、运动平稳、寿命长以及可以预紧以消除间隙并提高系统刚度，反向定位精度高等特点。CA6132 车床的刀架不能满足数改后的车床的性能和精度的要求。所以，必须要换成数控自动刀架。初步拟定 CA6132 车床改造后的设计参数如下表 2-2:序号 名称 摘要 单位 参数1 在车床身上 mm 4002 工件最大直径 载刀架上 mm 2103 顶尖最大距离 mm 10004 纵向 m/min 2.45 快进速度 横向 m/min 1.26 横向 m/min 0.257 最大进刀量 纵向 m/min 0.58 横向 N 6009 溜板及刀重量 纵向 N 80010 顶尖套莫氏锥度 度 511 尾座 横向最大移动量(正 mm 10第 9 页 共 23 页负）12 外形尺寸 长宽高 mm 24181000126713 圆度 mm 0.0114 圆柱度 mm 20:00.15 平面度 mm 0.02/30016工作精度表面粗糙度 Ra mm 0.16-0.3217 主电动机 KW 7.518 电动机功率 总功率 KW 7.8419 代码 ISO20 脉冲分配方式 逐点比较法21 输入方式 增量值、绝对值通用22 控制坐标数 223 横向 mm/脉冲 0.0524 溜板及刀重量 纵向 mm/脉冲 0.125 机床定位精度 正负 mm 0.01526 刀具补偿量 mm 99-9927 横向 mm 0.07528进给传动链间隙补偿量 纵向 mm 0.1529 自动升降速性能 有表 2-2 改造设计后参数数控系统的改造选用广州数控设备有限公司生产的 GSK928TE 型数控系统，该系统用于一般小型化的数控机床改造，采用开环控制方式，具有操作简便、成本低廉、安装调试方便等特点。经过改装后的数控机床工作原理框图如图 2-3 所示。图 2-3 数控机床工作原理图广州数控 GSK 928TE 数控系统是一款用于小型化数控机床改造的成熟产品，功能强大，性能稳定，且能与交流伺服驱动单元、交流伺服电动机等匹配使用。该系统采第 10 页 共 23 页用了量片 51 系列单片机为核心，电气控制部分由步进驱动单元、专用控制程序、功率驱动装置组成，机械部分由步进电机、步进电机减速装置或转位机构和丝杠等组成。在加工零件时, 编制的数控程序数据输入单片机的存储器件中，专用控制程序在中央处理单元的支持下,按照所输入的加工程序数据, 经过计算处理, 发出一系列的组合脉冲,经过驱动功放,驱动步进电动机,拖动机械负载分别控制纵、横两个方向的运动方向、运动速度、位移长度,实现车床的微机控制。当程序执行到换刀指令时 ,指令只给四个霍尔元件中的一个提供电源, 并同时接通电机电源使电机正转;当转位完成,霍尔元件反馈, 控制电机反转,夹紧完成;然后执行下面的加工程序。第 11 页 共 23 页3 进给伺服系统机械改造3.1 进给系统机械结构改造设计进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板刀架等。方案如下：挂轮架系统：全部拆除，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱总成丝杠、光杠和操作杠拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠，滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。溜板箱部分：全部拆除，在原来安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及部分操作按钮。横溜板箱部分：将原横溜板的丝杠的、螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杠螺母副、横向进给步进电机与齿轮减速箱总成安装在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架总成。3.2 进给伺服系统机械部分的计算与选型进给伺服系统机械部分的运动简图如图 3-1：图 3-1 滚珠丝杆传动示意图1、首先确定系统的脉冲当量脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机床加工精度的一个基本参数。因此,脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。对经济型数控机床来说，常采用的脉冲当量为 0.01mm 和 0.005mm,在 CA6132 的技术参数中，拟定纵向脉冲当量为 0.01mm。横向脉冲当量为 0.005mm。滚珠丝杠的工作载荷 Fm（N）是指滚珠丝杠副的在驱动工作台时滚珠丝杠所承受的轴向力，也叫做进给牵引力。它包括滚珠丝杠的走到抗力及与移动体重力和作用在导第 12 页 共 23 页轨上的其他切削分力相关的摩擦力。由于原普通 CA6132 车床的纵向导轨是三角形导轨，则用下式计算工作载荷的大小。)(GFfkvlm1）车削抗力分析车削外圆时的切削抗力有 FxFyFz，主切削力 Fz 与主切削速度方向一致垂直向下，是计算机床主轴电机切削功率的主要依据。切深抗力 Fy 与纵向进给垂直，影响加工精度或已加工表面质量。进给抗力 Fx 与进给方向平行且相反指向，设计或校核进给系统是要用它。纵切外圆时，根据车床参数，参考机械制造技术基础车，选取车床的 map2.4，f=0.5mm, mNkc/25,床的主切削力 Fz 可以用下式计算：faAkFpcDc由金属切削原理知：Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4得 Fx=1340(N)Fy=2144(N)因为车刀装夹在拖板上的刀架内，车刀受到的车削抗力将传递到进给拖板和导轨上，车削作业时作用在进给托板的载荷 Fv 和 Fc 与车刀所受到的车削抗力有对应lF关系。因此，作用在进给托板上的载荷可以按下式求出：托板上的进给方向载荷： =Fx=1340(N)l托板上的垂直方向载荷：Fv=Fz=5360(N)托板上的横向载荷：Fc=Fy=2144(N) 因此，最大工作载荷=1.151340+0.04(5360+909.8)=1790.68(N)对于三角形)(GFfkvlm导轨 K=1.15, =0.030.05,选 =0.04(因为是贴塑导轨)，G 是纵向横向溜板箱和f刀架的重量，选纵向横向溜板箱的重量为 75kg,刀架重量为 15kg.2、计算滚珠丝杠的最大动载荷滚珠丝杠应根据额定动载荷 Ca 选用，可用下式计算：C= fmFmL 为工作寿命，单位为 10r，L=60nt10;n 为丝杠转速（rmin）,n=1000vL0;v为 最大切削力条件下的进给速度（mmin）,可取最高进给速度的 1/21/3;L0 为丝杠的基本导程，查资料得 L0=12mm;fm 为运转状态系数，因为此时有冲击振动，所以取第 13 页 共 23 页fm=1.5.V 纵向=1.59mm/r1400r/min=2226mm/minn 纵向=v 纵向1/2/L0=22261/2/12=92.75r/min L=60nt/106=6092.7515000/106=83.5则 C= fmFm = 1.51790.68=11740（N）初选滚珠丝杠副的尺寸规格，相应的额定动载荷 Ca 不得小于最大载荷 C;因此有CaC=11740N另外例如滚珠丝杠副有可能在静态或低速运转下工作并受载，那么还需考虑其另一种失效形式-滚珠接触面上的塑性变形。即要考虑滚珠丝杠的额定静载荷 Coa 是否充分地超过了滚珠丝杠的工作载荷 Fm,一般使 Coa/Fm=23.初选滚珠丝杠为：外循环，因为内循环较外循环丝杠贵，并且较难安装。考虑到简易经济改装，所以采用外循环。因此初选滚珠丝杠的型号为:CD638-3.5-E，主要参数为Dw=4.763mm,Lo=8mm,dm=63mm,= ，圈数列数:3.5119203、纵向滚珠丝杠的校核 1）传动效率计算 滚珠丝杠螺母副的传动效率为 =t/tg(+)=tg /tg( + )=0.921920012）刚度验算滚珠丝杠副的轴向变形将引起导程发生变化，从而影响其定位精度和运动平稳性，滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形，丝杠和螺母之间滚道的接触变形，丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向接触变形。丝杠的拉压变形量 11=Fml/EA=1790.682280/20.610(31.5)2=0.0064mm滚珠与螺纹滚道间的接触变形量 2，采用有预紧的方式，因此用公式=0.0028mm223 231790.68=0.1=0.14.45.3mwyjFDZ在这里Fyj =1/3Fm=1/31790.68=597NZ=dm/Dw=3.1463/4.763=41.53Z=41.533.51=145.36 丝杠的总变形量 =1+2=0.0064+0.0028=0.0092mm4所以丝杠很稳定。横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤滚珠丝杠型号的选择1）最大工作载荷计算由于导向为贴塑导轨，则：k=1.4 f=0.05, lF为工作台进给方向载荷，lF=1340N,Fv=5360N,Fc=2144N,G=60kg,t=15000h,最大工作载荷：Fm=k l+ f (Fv+2Fc+G) =1.41340+0.05(5360+22144+9.860)=2387.8N2）最大动载荷的计算V 横=1400r/min0.79mm/r=1106mm/minn 横丝=v 横1/2/L0 纵=11061/2/4=138.25r/minL=60nt/=60138.2515000/106=124.43C= fmFm = 1.52387.8=17881.2N初选滚珠丝杠型号为：CD506-3.5-E其基本参数为 Dw=3.969mm,= 012,L0=6mm,dm=50mm,圈数列数：3.51(2) 横向滚珠丝杠的校核1）传动效率 计算=tg/tg(+)=tg 0/tg( 0+ )=0.932) 刚度验算1. 丝杠的拉压变形量1=FmL/EA=3440.4320/20.6104252=0.0027mm2.滚珠与螺纹滚道间的接触变形量第 15 页 共 23 页223 23287.=0.1=0.1=.9613.460.79mwyjFDmZ在这里Fyj=Fm/3=2387.8/3=795.9NZ=dm/Dw=3.1450/3.969=39.56Z=39.563.51=138.46丝杠的总变形量=1+2=0.0027+0.0079=0.0124mm0.015mm查表知 E 级精度允许的螺距误差为 0.015mm，故所选丝杠合格（3）滚珠丝杠螺母副的精度等级：数控机床根据定位精度的要求通常选用 1-5 级精度的滚珠丝杠，1-5 级度丝杠的行程公差数值如表（2）所示：精度等级项目 符号 有效行程 lm/mm 1 2 3 4 5315 6 8 12 16 23315400 7 9 13 18 25400500 8 10 15 20 27 目标行程公差 ep500630 9 11 16 22 30315 6 8 12 16 23315400 6 8 12 17 25400500 7 10 13 19 26行程变动量公差 Vmp500630 7 11 14 21 29任意 300mm 内行程变动量 V300p 6 8 12 16 232rad 内行程变动量 V2p 4 5 6 7 8表（2）滚珠丝杠行程公差/m滚珠丝杠是纵向进给的关键零件，它的传动精度将直接影响机床的切削精度，因此应选择专业的生产厂家进行设计制造。3.3 步进电机的选择合理选用步进电机是比较复杂的问题，需要根据电机在整个系统的实际工作情况，经过分析后才能正确选择。现仅就选用步进电机最基本的原则介绍如下：步距角 步距角应满足：第 16 页 共 23 页式中：传动比；i系统对步进电机所驱动部件的最小转角。mna精度步进电机的精确可用步距误差或积累误差衡量。积累误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用积累误差衡量精度比较实用。所选用的步进电机应满足： 式中：步进电机的积累误差；m系统对步进电机驱动部分允许的角度误差。s转距为了使步进电机正常运行（不失步、不越步） ，正常启动并满足对转速的要求，必须考虑：启动力矩一般启动力矩选取为：式中：电动机启动力矩；qM电动机静负载力矩。0L在要求的运行频率范围内，电动机运行力矩应大于电动机的静载力矩与电动机转动惯量（包括负载的转动惯量）引起的惯性矩之和。启动频率由于步进电机的启动频率随着负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足：式中：极限启动频率；tf要求步进电机最高启动频率；为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知：；/0.86qjmM所以，步进电机最大静转距 为：jmM步进电机最高工作频率：opmfQ第 17 页 共 23 页综合考虑，查表选用 130BF003 型直流步进电动机，能满足要求。CA6132 横向进给系统步进电机的确定为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知：；所以，步进电机最大静转距 为：jmM步进电机最高工作频率：综合考虑，查表选用 110BF003 型直流步进电动机，能满足要求。第 18 页 共 23 页4 CA6132 车床控制系统设计4.1 CA6132 控制要求分析CA6132 车床的主运动是主轴箱带动工件的旋转运动，主轴变速是由主轴电动机经V 带传递到主轴变速箱实现的，CA6132 车床的进给运动是由步进电机通过滚珠丝杠带动刀架实现的直线运动。CA6132 车床还有其他一些辅助运动如果尾架的纵向移动、工件的夹紧与放松等。CA6132 车床主运动的驱动电机可以选用三相笼型异步电动机，由于主轴箱采用了齿轮箱进行有机调速，因此无需进行电气调速控制。主轴正反转由主拖动电动机正反转或采用机械方法实现。主拖动电动机的起动、停止采用按钮操作。加工螺纹时，刀架移动和主轴转动有固定的比例关系。车削加工时，由于刀具及工件温度过高，因而应配有冷却泵电动机，且要求在主拖动电动机起动后，方可决定冷却泵开动与否，而当主拖动电动机停止时，冷却泵应立即停止。必须有过载、短路、欠压、失压保护。具有安全的局部照明装置。4.2 CA6132 车床电气控制设计根据前述 CA6132 车床数控化改造方案，去掉现有车床进给箱、溜板箱、刀架等，只保留主轴箱、床身导轨、溜板、尾座等。进给运动变为纵向、横向两台步进电机驱动，两台步进电机支撑件、联接件，两丝杠支撑与溜板联接件，电动刀架联接件、电气柜、防护等主要部件与制作，各主要部件装配、联接与调整。现拟定 CA6132 车床的电气控制系统方案如下：第 19 页 共 23 页图 3-1 CA6136 车床电路如图 3-1，CA6132 车床主电路共有三台电动机：M1 为主轴电动机，带动主轴旋转和刀架作进给运动；M2 为冷却泵电动机，用来输送切削液；M3 为刀架快速移动电动机。主轴的正反转由电机的正反转来实现，而 CA6132 数控车床主轴的正反转则由数控系统控制主轴电动机 M1 在交流接触器 KM1 和 KM2 的通断状态下来实现正转反转，主轴电动机 M1 的制动由中间继电器 KA4 控制；去掉电动机 M3，刀架快速移动由纵向进给步进电机完成；却泵电动机 M2 由中间继电器 KA3 控制。见附件 5车床改造电气原理图。主电路的工作原理是将钥匙开关向右旋转，再扳动断路器 QF 以及空气开关，将三相电源引入。主轴电动机 M1 由接触器 KM 1, KM2 控制，由数控装置发出指令，接触器 KM1 得电，主轴电动机 M1 正转，接触器 KM2 得电，主轴电动机 M1 反转；当数控装置发出指令，中间继电器 KA4 得电，主轴电动机 M1 制动，达到快速停车，提高效率的目的。热继电器 FR1 作过载保护，熔断器 FU 作短路保护。冷却泵电动机 M2 由中间继电器 KM3 控制，与主轴电动机 Ml 控制电路构成顺序控制，热继电器 FR2 作过载保护。控制电路的电源由控制变压器 TC1 输出 110V 电压提供。正常工作时，钥匙开关SB 和位置开关 SQ2 正常工作时是断开的，QF 线圈不通电，断路器 QF 能合闸。打开配电柜门时，SQZ 闭合，QF 线圈得电，断路器 QF 自动断开。行程开关 SA（NPN 型）控制纵向进给系统超过规定位置时停止运动，得到安全保护（此时需用手动进给，让步进电机反向转动，控制纵向进给系统向左运动） 。进给系统的控制，由数控装置系统、第 20 页 共 23 页环形分配器、步进电机功率放大器、步进电机组成。刀架控制由数控装置系统、自动转位刀架以及电机组成。照明和信号电路由控制变压器 TCI 的二次则分别输出 24V, 6V，作为车床低压照明和信号灯电源。数控装置、步进电机驱动器的电路由控制变压器 TC2 输出 220V，作为它们的电源。以上电气控制电路及工作原理详见附件 5车床改造电气原理图。对主轴电动机 M1 的正反转控制，当 KM 1 起动，主轴电动机的正转：按下启动按钮 SB、数控装置发出指令KM1 线圈得电 主轴电动机 M1 启动正转。KM2 起动，主轴电动机的反转：KM2 线圈得电 主轴电动机 M1 启动反转。当主轴电动机 M1 重起动后，即 KM1 或 KM2 动合触点（ 5 区）闭合，数控装置系统发出