CA6140普通车床数控改造

黄河

【摘 要】普通车床经济性的数控改造，实质上是机械工程技术与微电子技术的巧妙结合，中小企业提高车床的自动化能力和精密程度的有效选择。

【关键词】CA6140；普通车床；数控改造

数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题。但目前大力发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多职业类学校和中小型企业难以承受。再者普通车床经过多次大修后，故障率仍然较高，且维修费用成本较高。因此普通车床进行数控改造势在必行。

一、改造方案

本文结合我校教学实际，针对CA6140车床机床进行数控改造。对于普通车床的经济型数控改造，总体改造方案应遵循的原则是：数控车床的改造目的是要求车床稳定可靠，合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，机床的改造主要应具备两个条件：首先，机床基础件必须有足够的刚性。其次，改造的费用要合适，经济性好。加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。为实现主轴自动无级变速，在主轴上增加交流异步电动机变频调速系统、主轴脉冲发生器，从而不需进行机械换档。（1）数控部分的改造。第一，数控系统运动方式的确定。数控系统按其运动轨迹可分为：点位控制系统、连续控制系统。点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。由于CA6140车床要加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用连续控制系统。第二，伺服进给系统的设计改造。数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。闭环控制方案的优点是可以达到和好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响。但它结构复杂、技术难度大、调式和维修困难、造价高。半闭环控制系统由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以步进电动机驱动的开环控制系统。但是，采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。经过以上比较，由于所改造的

CA6140车床的目标加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。机床中的主轴、冷却、润滑和刀架等均需系统自动控制，为此需设计接口转换电路和强电控制电路。（2）机械部分改造。CA6140车床主要用于对中小型轴类、盘类以及螺纹零件的单—或综合加工，经数控改造后机床应具有自动和手动（对刀、简单零件的加工）加工方式。第一，主传动系统的改造。机床主传动的作用是把电动机的转速和转矩通过一定的途径传给主轴，使工件得到不同转动速度，主传动性能的好坏，直接影响着零件的加工质量和加工效率。改造中对主要轴承进行精度恢复；校正主轴回转精度。鉴于机床改造的经济性，为提高加工精度，实现主轴自动无级变速，可在机床原有的普通三相异步交流电动机拖动基础上，增加主轴交流异步电动机变频调速系统，从而不需进行机械换挡。为保证脉冲发生器与主轴等速旋转，在改装时，主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中

58/58和33/33二级齿轮实现1：1传递，留出空间，安装脉冲发生器，并用法拉盘固定。第二，进给系统的改造。将原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠等全部拆除，纵向进给系统以步进电机作为驱动元件，经一级齿轮减速转矩增大后，由滚珠丝杠传动。步进电机经减速后和滚珠牡杠套筒联轴器连接。横向进给系统中保留原有手动传动机构，在原支承位置上安装滚珠丝杠螺母副后，步进电机及减速器安装在横向溜板后方。第三，刀架的改造。根据需要。拆除原方型刀架，安装LD4-6132型四方位自动刀架。该刀架内带小容量交流电动机，控制下转选刀。内置的4只霍尔元件检测刀位位胃，电动机反转完成刀具定位。

二、结语

本改造设计是对普通车床C6140进行经济型数控改造。在改造设计中，通过对普通机床主传动机构、纵向进给机构及刀架的合理改造，使传动系统变得简单精练，减少传动件数量，缩短传动链周期，从而提高机床加工精度及加工效率，降低工人的劳动强度及生产成本，进一步扩大机床的自动化程度，适应现有经济的发展。普通车床经济性的数控改造，实质上是机械工程技术与微电子技术的巧妙结合。是国内职业院校和中小企业提高车床的自动化能力和精密程度的有效选择。

参 考 文 献

[1]王爱玲主编.现代数控机床结构和设计[M].北京：兵器工业出版社，2003

[2]朱正伟主编.数控机床机械系统[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004

[3]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统[M].西安：西北工业大学出版社，2000

[4]周伟平.机械制造技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2002