变频器在生产教学两用数控车床研制开发中的应用

　　1 引言

　　随着经济的发展，工业化进程加快，制造业逐步由劳动密集型向技术密集型转变，其主要特点是进口的先进设备大量增加，以及以数控机床为代表的现代基础机械的大力发展。数控机床的研制和推广应用，对于提高劳动生产率和产品质量，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力，改变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各国加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

　　南通纺织职业技术学院作为高等职业技术院校，以就业为导向，培养面向生产、建设、管理、服务的技术应用型人才。为适应制造业产业结构的调整，满足社会对数控加工、数控技术应用的需求，学院于2002年开设了数控技术应用专业，该专业人才培养方案中设置了《数控技术》、《数控机床故障诊断与维修》、《数控机床电气控制》等课程，并有两周《数控机床故障诊断实训》。学院现有的数控设备，要么是教学专用设备，只能用于操作、编程方面的教学，且一些数控功能受到限制，要么是生产通用设备，不具备常见故障的诊断与维修实训能力。生产教学两用数控车床在普通数控车床的基础上增设了常见电气故障点，电气箱、操作箱为半透明(开玻璃窗)的开放结构，使学生在确保安全的情况下(电气箱门、操作箱后盖关闭时)能观察到全套数控装置，并能了解相互之间的连接关系，进行故障诊断训练时，透过玻璃窗观察接触器、继电器的得失电状态，将大大有助于故障的诊断与排除。因此，生产教学两用数控车床，将实训与生产有机地联系在一起，实训时，可用于数控机床结构、数控系统组成、数控机床操作、编程、数控加工工艺、常见电气故障诊断与维修等项目认识及训练之用;生产时，适用于单件或小批量车削外圆、内圆、端面、螺纹以及定型表面等加工，生产效率高，加工精度高，质量稳定可靠。

　　生产教学两用数控车床的研制，既改善了数控技术实训条件，又能在实训之余进行车削加工，创造一定的经济效益。

　　2 研制方案

　　本课题研制工作量大，涉及面广，基本方案是购置车床光机，加配数控装置，集中设置电气故障点。

　　2.1 车床光机的选择

　　经横向比较及多方咨询，车床光机选择c6141型，x、z轴改为滚珠丝杠螺母副传动，经稳定性及刚度验算，公称直径纵向选d0=40mm，横向选d0=25mm，采用双螺母垫片预紧、浮动返向器内循环方式，结构紧凑，传动刚度好;主轴电机选择4极变频调速电机，功率为5.5kw，采用变频器实现变频调速，同时配以四档齿轮换档，四档速度调节范围分别为20~260r/min、250~600r/min、330~870r/min、840~2000r/min;在主轴上安装主轴脉冲发生器进行螺纹的车削加工，脉冲发生器发出两种脉冲信号，一是用来控制车刀的切入起始位置，以避免乱牙，二是用来控制车刀的进给量，以保证螺纹导程正确;电动刀架选择ldb4-c6163型四工位电动刀架，该型号刀架采用了由销盘，内外齿盘组合成的三端齿定位机构。该机构实现了上刀体不抬起而顺转位换刀的要求从而排除了冷却液屑对刀架转位时的侵扰，解决了刀架的密封问题。