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【摘 要】随着机械制造行业快速发展，为做大做强数控专业，提高师生在科研水平和技能操作水平，我们积极探究普通车床的数控化改造。主轴系统的数控化改造包括主轴机械部件改造、主轴电气系统改造和主轴参数设置三个方面。完成改造后基本可以满足数控机床主轴相应使用功能。
【关键词】数控化改造；主传动系统；主轴电气系统
一、机械部件改造
（一）主传动系统
改造主传动系统的时候，应尽量保存原主轴箱齿轮换档机制，只有主轴的正转、反向和制动从原来的机械控制更改为电气数控系统控制。为了扩大速度范围，多速电机以取代原始的单速电动机，这样可以更好的机器性能。但由于多速电机的转速的变化带动功率变化，导致电机功率很大且改装相当麻烦。所以一般不打采用这种方法进行普通机床数控化改造。普通车床数控化改造可以降低转换成本，维持原机的精度，主传动系统本质上是相同的，并保留了原有的机床主轴手动变速功能。改造后，主轴与进给运动分离，数控系统控制主轴启动、停止、反向和冷却液的开、关。C616车床保留原有的主传动系统和变速操纵机构。一方面保留车床原有功能；另一方面减化了改造量。
（二）主轴编码器的安装
光电脉冲编码器是常用于数控车床走刀和螺纹加工系统。它与主轴相连，主轴每转发出的固定脉冲，零位标志输出用于记录的旋转，对输出脉冲数的主轴转速，用于确定的零标记，进刀在固定位置的方向的相位，可以得到主轴每转所需的走刀量使该通量是等于被加工螺距，也就是螺纹加工。
本次改造机床的主轴直接联接驱动，以确保同步旋转的编码器和主轴，主轴的角位移转换的光电编码器的脉冲信号被发送到数控系统，数控系统控制交流伺服电机的进给速率，以确保速度的主轴进给量具有恒定值。主轴转动纵向进给运动一个螺纹导程。利用主轴手动脉冲发生器来准确对刀和手动调节精度。而主轴脉冲发生器的安装，通常采用良种方式：一是同轴安装；二是异轴安装。我们根据机床结构，在改造中采用同轴按的形式，传动连接为刚性连接方式。这样既能满足车床主轴和主轴光电脉冲编码器的传动比为1：l，也未破坏车床原来主轴结构。安装主轴光电脉冲编码器时要特别注意：小心轻放，不可以有较大的碰撞和振动，以免损坏玻璃光栅盘导致报废；车床主轴的转速必须小于主轴光电脉冲编码器最大允许速度，以免损坏编码器。
二、电气系统改造
（一）主回路设计
（1）强电主回路的控制。强电主回路的控制以QF1为电源总开关。QF2为主轴强电的空气开关，它的作用是接通电源及短路、过流时起保护作用；KM3为主轴电机交流接触器，由它们的主触点控制相应电机。（2）电源回路图的控制。电源回路图的控制主要是变压器控制。控制变压器原线圈为AC380V，副线圈为AC110V、AC220V、AC24V，其中AC110V给交流接触器线圈、强电柜风扇提供电源；AC24V给电柜门指示灯、工作灯提供电源；AC220V通过低通滤波器滤波给伺服模块、电源模块、
24V直流电源提供电源；VC1为24V直流电源，将AC220V转换为AD24V电源，给世纪星数控系统、PLC输入/输出、24V继电器线圈、伺服模块、电源模块等提供电源。
（二）控制电路设计
控制电路设计包括交流控制回路图和直流控制回路图。先将QF1、QF2空开合上，KM3主轴交流接触器线圈通电，接触器主触点吸合，主轴变频器加上AC380V电压，若有主轴正转或主轴反转及主轴转速指令时（手动或自动），PLC输出主轴正转Y10或主轴反转Y11有效，主轴按指令值的转速正转或反转；当主轴速度到达指令值时，主轴变频器输出主轴速度到达信号给PLC输入X31，主轴转动指令完成。
三、主轴相关的参数设置
与主轴控制相关的输入/输出开关量与数控装置其他部分的输入/输出开关量的参数统一设置，不需要单独设置参数。主轴控制接口（XS9）中包含两个部件：主轴速度控制输出（模拟电压）和主轴编码器输入。需要在硬件配置参数、PMC系统参数和通道参数中设定。
四、总结
通过数控化改造后的机床具有主轴功能有：控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴无级变速；利用主轴光电编码器加工螺纹，保证主轴转一转，工作台移动一个被加工螺纹的螺距或导程。为C616型普通车床数控化改造完成加工中小型轴类、盘类以及螺纹零件打下基础。
参 考 文 献
[1]刘战术，窦凯．数控机床及其维护[M]．北京：人民邮电出版社，2005
[2]陈子银，屈海军．数控机床电气控制[M]．北京理工大学出版社，2008
[3]陈子银，陈为华．数控机床结构原理与应用[M]．北京理工大学出版社，2008
【关键词】数控化改造；主传动系统；主轴电气系统
一、机械部件改造
（一）主传动系统
改造主传动系统的时候，应尽量保存原主轴箱齿轮换档机制，只有主轴的正转、反向和制动从原来的机械控制更改为电气数控系统控制。为了扩大速度范围，多速电机以取代原始的单速电动机，这样可以更好的机器性能。但由于多速电机的转速的变化带动功率变化，导致电机功率很大且改装相当麻烦。所以一般不打采用这种方法进行普通机床数控化改造。普通车床数控化改造可以降低转换成本，维持原机的精度，主传动系统本质上是相同的，并保留了原有的机床主轴手动变速功能。改造后，主轴与进给运动分离，数控系统控制主轴启动、停止、反向和冷却液的开、关。C616车床保留原有的主传动系统和变速操纵机构。一方面保留车床原有功能；另一方面减化了改造量。
（二）主轴编码器的安装
光电脉冲编码器是常用于数控车床走刀和螺纹加工系统。它与主轴相连，主轴每转发出的固定脉冲，零位标志输出用于记录的旋转，对输出脉冲数的主轴转速，用于确定的零标记，进刀在固定位置的方向的相位，可以得到主轴每转所需的走刀量使该通量是等于被加工螺距，也就是螺纹加工。
本次改造机床的主轴直接联接驱动，以确保同步旋转的编码器和主轴，主轴的角位移转换的光电编码器的脉冲信号被发送到数控系统，数控系统控制交流伺服电机的进给速率，以确保速度的主轴进给量具有恒定值。主轴转动纵向进给运动一个螺纹导程。利用主轴手动脉冲发生器来准确对刀和手动调节精度。而主轴脉冲发生器的安装，通常采用良种方式：一是同轴安装；二是异轴安装。我们根据机床结构，在改造中采用同轴按的形式，传动连接为刚性连接方式。这样既能满足车床主轴和主轴光电脉冲编码器的传动比为1：l，也未破坏车床原来主轴结构。安装主轴光电脉冲编码器时要特别注意：小心轻放，不可以有较大的碰撞和振动，以免损坏玻璃光栅盘导致报废；车床主轴的转速必须小于主轴光电脉冲编码器最大允许速度，以免损坏编码器。
二、电气系统改造
（一）主回路设计
（1）强电主回路的控制。强电主回路的控制以QF1为电源总开关。QF2为主轴强电的空气开关，它的作用是接通电源及短路、过流时起保护作用；KM3为主轴电机交流接触器，由它们的主触点控制相应电机。（2）电源回路图的控制。电源回路图的控制主要是变压器控制。控制变压器原线圈为AC380V，副线圈为AC110V、AC220V、AC24V，其中AC110V给交流接触器线圈、强电柜风扇提供电源；AC24V给电柜门指示灯、工作灯提供电源；AC220V通过低通滤波器滤波给伺服模块、电源模块、
24V直流电源提供电源；VC1为24V直流电源，将AC220V转换为AD24V电源，给世纪星数控系统、PLC输入/输出、24V继电器线圈、伺服模块、电源模块等提供电源。
（二）控制电路设计
控制电路设计包括交流控制回路图和直流控制回路图。先将QF1、QF2空开合上，KM3主轴交流接触器线圈通电，接触器主触点吸合，主轴变频器加上AC380V电压，若有主轴正转或主轴反转及主轴转速指令时（手动或自动），PLC输出主轴正转Y10或主轴反转Y11有效，主轴按指令值的转速正转或反转；当主轴速度到达指令值时，主轴变频器输出主轴速度到达信号给PLC输入X31，主轴转动指令完成。
三、主轴相关的参数设置
与主轴控制相关的输入/输出开关量与数控装置其他部分的输入/输出开关量的参数统一设置，不需要单独设置参数。主轴控制接口（XS9）中包含两个部件：主轴速度控制输出（模拟电压）和主轴编码器输入。需要在硬件配置参数、PMC系统参数和通道参数中设定。
四、总结
通过数控化改造后的机床具有主轴功能有：控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴无级变速；利用主轴光电编码器加工螺纹，保证主轴转一转，工作台移动一个被加工螺纹的螺距或导程。为C616型普通车床数控化改造完成加工中小型轴类、盘类以及螺纹零件打下基础。
参 考 文 献
[1]刘战术，窦凯．数控机床及其维护[M]．北京：人民邮电出版社，2005
[2]陈子银，屈海军．数控机床电气控制[M]．北京理工大学出版社，2008
[3]陈子银，陈为华．数控机床结构原理与应用[M]．北京理工大学出版社，2008