CA6140普通車床數控改造

黃河

【摘 要】普通車床經濟性的數控改造，實質上是機械工程技術與微電子技術的巧妙結合，中小企業提高車床的自動化能力和精密程度的有效選擇。

【關鍵詞】CA6140；普通車床；數控改造

數控機床作為機電一體化的典型產品，在機械制造中很好地解決了現代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題。但目前大力發展數控技術的最大障礙就是添置設備的初期投資大，這使許多職業類學校和中小型企業難以承受。再者普通車床經過多次大修后，故障率仍然較高，且維修費用成本較高。因此普通車床進行數控改造勢在必行。

一、改造方案

本文結合我校教學實際，針對CA6140車床機床進行數控改造。對于普通車床的經濟型數控改造，總體改造方案應遵循的原則是：數控車床的改造目的是要求車床穩定可靠，合理選擇數控系統是改造得以成功的主要環節。并不是所有的舊機床都可以進行數控改造，機床的改造主要應具備兩個條件：首先，機床基礎件必須有足夠的剛性。其次，改造的費用要合適，經濟性好。加工工件的平面度、直線度、圓柱度以及粗糙度等基本上仍決定于機床本身原有水平。為實現主軸自動無級變速，在主軸上增加交流異步電動機變頻調速系統、主軸脈沖發生器，從而不需進行機械換檔。（1）數控部分的改造。第一，數控系統運動方式的確定。數控系統按其運動軌跡可分為：點位控制系統、連續控制系統。點位控制系統只要求控制刀具從一點移到另外一點的位置，而對于運動軌跡原則上不加控制。由于CA6140車床要加工復雜輪廓零件，所以本微機數控系統采用連續控制系統。第二，伺服進給系統的設計改造。數控機床的伺服進給系統按有無位置檢測和反饋可分為開環伺服系統、半閉環伺服系統、閉環伺服系統。閉環控制方案的優點是可以達到和好的機床精度，能補償機械傳動系統中的各種誤差，消除間隙、干擾等對加工精度的影響。但它結構復雜、技術難度大、調式和維修困難、造價高。半閉環控制系統由于調速范圍寬，過載能力強，又采用反饋控制，因此性能遠優于以步進電動機驅動的開環控制系統。但是，采用半閉環控制其調式比開環要復雜，設計上也要有其自身的特點，技術難度較大。經過以上比較，由于所改造的

CA6140車床的目標加工精度要求不高，所以決定采用開環控制系統。機床中的主軸、冷卻、潤滑和刀架等均需系統自動控制，為此需設計接口轉換電路和強電控制電路。（2）機械部分改造。CA6140車床主要用于對中小型軸類、盤類以及螺紋零件的單—或綜合加工，經數控改造后機床應具有自動和手動（對刀、簡單零件的加工）加工方式。第一，主傳動系統的改造。機床主傳動的作用是把電動機的轉速和轉矩通過一定的途徑傳給主軸，使工件得到不同轉動速度，主傳動性能的好壞，直接影響著零件的加工質量和加工效率。改造中對主要軸承進行精度恢復；校正主軸回轉精度。鑒于機床改造的經濟性，為提高加工精度，實現主軸自動無級變速，可在機床原有的普通三相異步交流電動機拖動基礎上，增加主軸交流異步電動機變頻調速系統，從而不需進行機械換擋。為保證脈沖發生器與主軸等速旋轉，在改裝時，主軸傳動必須經過原有CA6140車床主軸箱中

58/58和33/33二級齒輪實現1：1傳遞，留出空間，安裝脈沖發生器，并用法拉盤固定。第二，進給系統的改造。將原機床的掛輪機構、進給箱、溜板箱、滑動絲杠等全部拆除，縱向進給系統以步進電機作為驅動元件，經一級齒輪減速轉矩增大后，由滾珠絲杠傳動。步進電機經減速后和滾珠牡杠套筒聯軸器連接。橫向進給系統中保留原有手動傳動機構，在原支承位置上安裝滾珠絲杠螺母副后，步進電機及減速器安裝在橫向溜板后方。第三，刀架的改造。根據需要。拆除原方型刀架，安裝LD4-6132型四方位自動刀架。該刀架內帶小容量交流電動機，控制下轉選刀。內置的4只霍爾元件檢測刀位位胃，電動機反轉完成刀具定位。

二、結語

本改造設計是對普通車床C6140進行經濟型數控改造。在改造設計中，通過對普通機床主傳動機構、縱向進給機構及刀架的合理改造，使傳動系統變得簡單精練，減少傳動件數量，縮短傳動鏈周期，從而提高機床加工精度及加工效率，降低工人的勞動強度及生產成本，進一步擴大機床的自動化程度，適應現有經濟的發展。普通車床經濟性的數控改造，實質上是機械工程技術與微電子技術的巧妙結合。是國內職業院校和中小企業提高車床的自動化能力和精密程度的有效選擇。

參 考 文 獻

[1]王愛玲主編.現代數控機床結構和設計[M].北京：兵器工業出版社，2003

[2]朱正偉主編.數控機床機械系統[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004

[3]王潤孝，秦現生.機床數控原理與系統[M].西安：西北工業大學出版社，2000

[4]周偉平.機械制造技術[M].武漢：華中科技大學出版社，2002