CA6140普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計

鄭祥呈 徐娜

把普通機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，既可以整合原有資源，使原有普通機(jī)床得到充分利用，減少投資費用，又能利用改造后的機(jī)床提高質(zhì)量和效率。事實證明，普通機(jī)床的數(shù)控改造能夠給企業(yè)帶來新的前景。本文根據(jù)企業(yè)大量存在的CA6140普通機(jī)床，從機(jī)械部分和電氣部分分析和設(shè)計入手，把普通車床改造成經(jīng)濟(jì)適用性的數(shù)控機(jī)床。

1機(jī)床數(shù)控化改造的意義

一般說來，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性：

（1）可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床不易加工的曲線、曲面等復(fù)雜的零件；

（2）可以實現(xiàn)機(jī)加工自動化，而且是柔性自動化，所以效率可比傳統(tǒng)型機(jī)床提高3～7倍；

（3）加工的零件精度高，尺寸分散度小，使裝配更容易；

（4）可完成多工序的集中加工，減少零件搬運(yùn)次數(shù)；

（5）擁有自動監(jiān)控、自動報警、自動補(bǔ)償?shù)茸月晒δ?，因而可實現(xiàn)一定時間無人看管的加工。

2總體設(shè)計方案

（1）拆掉原車床的橫向和縱向溜板箱、絲杠光杠及掛輪箱中的齒輪，用滾珠絲杠替換滑動絲杠；

（2）縱向齒輪減速裝置和驅(qū)動電機(jī)安裝在機(jī)床的右端，橫向齒輪減速器和驅(qū)動電機(jī)安裝在床鞍的后部（相對操作者）；

（3）拆除手動刀架，在小拖板上安裝數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架，實現(xiàn)自動換刀；

（4）增加數(shù)控裝置系統(tǒng)，使機(jī)床數(shù)控化；

（5）在掛輪箱內(nèi)安裝主軸脈沖編碼器，以實現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)速的同步檢測和加工螺紋功能。

3縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計改造

縱向進(jìn)給傳動系統(tǒng)的改造如圖3-1所示。縱向步進(jìn)電機(jī)1通過一對減速齒輪2把動力傳遞給縱向滾珠絲杠3，再由滾珠絲杠螺母副拖動工作臺4做往復(fù)移動。原車床的進(jìn)給箱保留，滾珠絲杠左端仍然采用原固定支承結(jié)構(gòu)，支撐軸6通過套筒聯(lián)軸器5與滾珠絲杠3相連。

4橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計改造

橫向滾珠絲杠也采用一端固定，一端浮動，三點支承的形式，也通過雙螺母螺紋預(yù)緊方式消除絲杠和螺母間的間隙，如圖3-2所示。橫向步進(jìn)電機(jī)1及減速器2安裝在床鞍的后部。靠近操作者一端，布置一根支撐短軸11，通過套筒聯(lián)軸器10與滾珠絲杠7連接起來。右端仍利用原支承橫向進(jìn)給絲杠的滑動軸承支座作為徑向支承，并對原支承處作適當(dāng)改造，布置一對推力球軸承12，以承受雙向軸向力。左端則將原車床的懸空結(jié)構(gòu)改為支承結(jié)構(gòu)，用一個聯(lián)軸套4和一根連接短軸6把滾珠絲杠7與減速器輸出軸3連接起來，并通過一對圓螺母5實現(xiàn)對整個絲杠的預(yù)拉伸和鎖緊，以提高其軸向剛度。螺母通過螺母座9直接固定在中拖板8上。

5數(shù)控車床刀架的基本要求

數(shù)控車床的刀架是車床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了車床的設(shè)計和制造技術(shù)水平，所以有如下要求：（1）轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確可靠，工作平穩(wěn)安全；（2）按最短線路就近選擇，轉(zhuǎn)位時間短；（3）重復(fù)定位精度高；（4）防水、防屑，密封性能優(yōu)良；（5）夾緊剛性高，適宜重負(fù)荷切削。

6 CA6140車床數(shù)控系統(tǒng)的改造

數(shù)控裝置系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的靈魂，包括CRT顯示器、運(yùn)算和存儲等計算機(jī)硬件、操作面板和鍵盤、不同形式紛輸入輸出裝置，以及相應(yīng)配套的運(yùn)算控制軟件等。綜合考慮后決定使用中國自主生產(chǎn)的GSK980TD數(shù)控裝置系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有車削的等大部分功能，故障率低，價格便宜，滿足經(jīng)濟(jì)型改造的要求。它能在一般車間環(huán)境下運(yùn)行，工作環(huán)境的溫度為0-45℃，相對濕度75%有時可達(dá)95%，電網(wǎng)電壓波動為10%～15%，通過對使用的實際統(tǒng)計，GSK980TD系統(tǒng)的故障率僅為0.008，很好地滿足了國內(nèi)市場的需求。

7結(jié)論

將CA6140普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型GSK980TD數(shù)控車床，除了實現(xiàn)斜線、圓弧、自動換刀、螺紋加工等功能，降低了對工人技術(shù)等級的要求、減少了輔助加工時間和工人造成的報廢率，還留有通信（網(wǎng)絡(luò)）接口，可以進(jìn)行離線編程加工，還可以把多臺車床形成網(wǎng)絡(luò)化，構(gòu)成CIMS系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度、高速、高效率、自動化、智能化加工。普通車床改造成數(shù)控車床是企業(yè)提高效率的重要手段，也是企業(yè)進(jìn)行設(shè)備升級換代的捷徑。

（作者單位：沂源縣職業(yè)教育中心學(xué)校）