关键词：数控车床；数控系统；冷却系统；伺服驱动器
1 G-CNC6135A 数控车床的功能特点及改造必要性
G-CNC6135A 数控车床采用GSK980TA 数控系统，属于半闭环经济型数控车床。能对简单类型的轴类零件进行加工，机床的主轴系统、进给系统、润滑系统、刀具系统都能进行自动控制，适宜加工中、小批量和大批量精度较高的轴类零件的加工。
盐城技师学院于2008年8 月从广州机床厂购置该经济型数控车床，主要用于学生实训。由于长期教学使用（使用共11 年时间），学生操作难免会发生碰撞机床事故。为了让学生能更好的学习，考虑到教学的需要，经过经济分析和论证，本着适应的原则，决定对该机床的数控系统、冷却系统和伺服驱动器进行升级与改造。
2 G-CNC6135A 数控车床改造方案
2.1 数控系统的改造
G-CNC6135A 数控车床选用的是GSK980TA 数控系统（图1），即广州数控早期的普及型数控系统，采用16 位CPU（CentralProcessing Unit，中央处理器），应用CPLD （Complex Pro原grammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件）完成硬件插补后，可以实现：高速滋m 级控制；液晶中文显示界面；加减速可调，能匹配步进驱动器或伺服驱动器；可变电子齿轮比（电子齿轮指令倍乘系数CMR：1耀127；电子齿轮指令分频系数CMD：1耀127），应用方便。为了适应加工自动的需要（GSK980TA 不方便进行自动程序的传输），同时教学时需要讲解椭圆、双曲线等复杂外形轮廓加工，选择更换成新一代的广数系统———CNCGSK980TDc（图2）。增在线机床调试向导、示教、辅助编程、多边形车削等功能，实现滋m 级精度运动控制和支持I/O（Input/Output，输入/输出）单元扩展，能满足普及型数控和专用数控的应用需求。具有以下特色。
（1）共有5 个进给轴，2 个模拟主轴，0.001 mm 插补精度，最高速度60 m/min，代码电子齿轮比（1耀32 767）（/1耀32 767）（响应速度更快，速度和精度得到了很大的提高）。
（2）具有螺距误差补偿、反向间隙补偿、刀具长度补偿、刀具磨损补偿、刀尖半径补偿功能，适配伺服主轴可实现主轴定向、刚性攻丝、圆柱插补、极坐标插补（功能更强）。
（3）具备手脉试切、示教、手脉中断功能，具备在线机床调试向导、辅助编程、界面自定义、图形尺寸直接输入、多边形车削等功能（可视和交互性能强能更好地用于教学）。
（4）零件程序全屏幕编辑，MDI （Multiple Document Inter原face，多文档界面）多程序段运行，存储空间40 M，可存1000 个零件程序，支持U 盘程序加工（学生电脑上进行自动编程，复制程序到U 盘进行自动加工）。
（5）共有6 级操作权限管理，32 次限时停机设置（设置不同的权限级别，防止学生恶意更改参数）。
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2.2 冷却系统的改造
数控车床原来采用冷却泵放置于机床的右边床脚位置，整个冷却系统结构简单。冷却液泵放置于数控车床的右床脚内，冷却液通过冷却液泵抽出来，经过水管进行加工时的冷却，然后铁屑和冷却液统一回到数控车床底下的铁屑盘里面，冷却液经过铁屑盘的过滤孔又回流到数控车床的右床脚内并进行储存，从而循环进行冷却；右床脚的窗口以镂空盖板和螺钉固定。冷却系统经过长期使用主要存在以下3个问题：淤因水泵放置于机床内部，操作人员无法观测冷却液泵的工作情况以及床脚里面的冷却液深度液无法确认；于因水泵放置于机床内部，电气原件长期至于潮湿的环境中，容易引起电气故障，同时维修时由于床脚位置的窗口过小，不方便进行维护；盂因冷却液没有经过二次过滤，经过长期使用，会产生较多沉淀物堆积在床脚里面，冷却泵开始工作很容易造成堵塞。针对以上的3 种问题，对冷却系统进行改造：设计一个外机装置，将冷却泵移到机床外面，设计隔板和过滤装置，有效地实现水和渣的分离；外机装置底部安装有滚轮，整个装置可以进行自由移动；过滤隔板顶部也有空间便于右侧冷却液满了可以即时进入左侧，水泵用螺钉与外机装置的顶板连接起来；铁屑盘里原有的排泄水孔焊接好，按照回流的接水口位置重新开孔，冷却液通过回流管流入到外机装置的右侧和左侧箱体内，从而完成整个冷却系统的完整改造。改造后外机装置可以移动和更换，为
今后的工作提供了方便。
2.3 伺服驱动器的改造
G-CNC6135A 数控车床原来采用蒙德主轴伺服驱动器（图3），型号是IMS-LMF-43P7E 伺服驱动器，具有操作简单，有标准化的输入和输出端口，可实现开环控制和闭环控制切换，能控制异步伺服电机和永磁同步电机，可配备多种类型编码器，兼容
多种通讯格式，功能强大，应用广泛，丰富的综合功能，优良的伺服特性，能用于不同的CNC（Computer Numerical Control，计算机数字控制）数控系统，能根据负载的变化，通过输出转矩的变化很快做出响应，从而实现转轴速度的稳定。由于该伺服驱动器经过十几年的使用，个别电器元件出现了老化，造成机床偶尔转速不稳定。为了满足实训要求和考虑经济性，选择更换新的主轴伺服驱动器—百德福牌B503
伺服驱动器（图4），该驱动器采用矢量控制硬件平台和高精度的计算方法，采用DSP 控制系统，实现无速度传感器矢量控制，有效地抑制低频振荡；选择模块化的扩展功能，丰富的端子使应用更加灵活。G-CNC6135A 数控车床采用DA980 系列全数字式交流伺服驱动器。该驱动器采用国际最新数字信号处理DSP\ 大规模可编程阵列和MISUBISHI 智能化功率模块，集成度高、体积小、保护完善、可靠性好、具有防止失步现象、宽速比大、能够恒转矩、高速度（最高转速达3000 r/min）、高精度（回转定位精度1/10 000 r）、控制简单、灵活等优点。由于使用时间较长，保养不到位，造成机床运动有丢步现象，为了解决此问题，更换同种型号的广数交流伺服驱动器。3 G-CNC6135A 数控车床的改造效果通过以上改造，该设备能够达到正常使用，机床的精度和反应速度有了较大的提升；能够采用G6.2 和G6.3 等进行特殊图形的编程；能够采用U 盘进行自动编程加工，提高了学生的学习效率；机床的冷却系统也能顺利的进行冷却，无堵塞现象；机床整体运行性能符合要求且安全可靠。
参考文献
［1］沈兵.数控机床数控系统维修技术与实例［M］.北京：机械工业出版社，2015.
［2］何荣开.冷却水箱设计对数控车床总体布局的影响［J］.制造技术与机床，2016（8）：15-16.
论文作者:纪传军
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/14
标签：冷却液论文; 驱动器论文; 机床论文; 数控车床论文; 系统论文; 主轴论文; 数控系统论文; 《科学与技术》2019年第12期论文;