CA6140普通车床的数控化改造设计

CA6140普通车床的数控化改造设计

把普通机床改造成经济型数控机床，既可以整合原有资源，使原有普通机床得到充分利用，减少投资费用，又能利用改造后的机床提高质量和效率。事实证明，普通机床的数控改造能够给企业带来新的前景。本文根据企业大量存在的CA6140普通机床，从机械部分和电气部分分析和设计入手，把普通车床改造成经济适用性的数控机床。

1机床数控化改造的意义

一般说来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性：

（1）可以加工出传统机床不易加工的曲线、曲面等复杂的零件；

（2）可以实现机加工自动化，而且是柔性自动化，所以效率可比传统型机床提高3～7倍；

（3）加工的零件精度高，尺寸分散度小，使装配更容易；

（4）可完成多工序的集中加工，减少零件搬运次数；

（5）拥有自动监控、自动报警、自动补偿等自律功能，因而可实现一定时间无人看管的加工。

2总体设计方案

（1）拆掉原车床的横向和纵向溜板箱、丝杠光杠及挂轮箱中的齿轮，用滚珠丝杠替换滑动丝杠；

（2）纵向齿轮减速装置和驱动电机安装在机床的右端，横向齿轮减速器和驱动电机安装在床鞍的后部（相对操作者）；

（3）拆除手动刀架，在小拖板上安装数控转位刀架，实现自动换刀；

（4）增加数控装置系统，使机床数控化；

（5）在挂轮箱内安装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速的同步检测和加工螺纹功能。

3縱向进给系统的设计改造

纵向进给传动系统的改造如图3-1所示。纵向步进电机1通过一对减速齿轮2把动力传递给纵向滚珠丝杠3，再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台4做往复移动。

原车床的进给箱保留，滚珠丝杠左端仍然采用原固定支承结构，支撑轴6通过套筒联轴器5与滚珠丝杠3相连。

4横向进给系统的设计改造

横向滚珠丝杠也采用一端固定，一端浮动，三点支承的形式，也通过双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，如图3-2所示。横向步进电机1及减速器2安装在床鞍的后部。靠近操作者一端，布置一根支撑短轴11，通过套筒联轴器10与滚珠丝杠7连接起来。右端仍利用原支承横向进给丝杠的滑动轴承支座作为径向支承，并对原支承处作适当改造，布置一对推力球轴承12，以承受双向轴向力。左端则将原车床的悬空结构改为支承结构，用一个联轴套4和一根连接短轴6把滚珠丝杠7与减速器输出轴3连接起来，并通过一对圆螺母5实现对整个丝杠的预拉伸和锁紧，以提高其轴向刚度。螺母通过螺母座9直接固定在中拖板8上。

5数控车床刀架的基本要求

数控车床的刀架是车床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，在一定程度上，刀架的结构和性能体现了车床的设计和制造技术水平，所以有如下要求：（1）转位准确可靠，工作平稳安全；（2）按最短线路就近选择，转位时间短；（3）重复定位精度高；（4）防水、防屑，密封性能优良；（5）夹紧刚性高，适宜重负荷切削。

6 CA6140车床数控系统的改造

数控装置系统是数控机床的灵魂，包括CRT显示器、运算和存储等计算机硬件、操作面板和键盘、不同形式纷输入输出装置，以及相应配套的运算控制软件等。综合考虑后决定使用中国自主生产的GSK980TD数控装置系统，此系统具有车削的等大部分功能，故障率低，价格便宜，满足经济型改造的要求。它能在一般车间环境下运行，工作环境的温度为0-45℃，相对湿度75%有时可达95%，电网电压波动为10%～15%，通过对使用的实际统计，GSK980TD系统的故障率仅为0.008，很好地满足了国内市场的需求。

7结论

将CA6140普通车床改造成经济型GSK980TD数控车床，除了实现斜线、圆弧、自动换刀、螺纹加工等功能，降低了对工人技术等级的要求、减少了辅助加工时间和工人造成的报废率，还留有通信（网络）接口，可以进行离线编程加工，还可以把多台车床形成网络化，构成CIMS系统，实现高精度、高速、高效率、自动化、智能化加工。普通车床改造成数控车床是企业提高效率的重要手段，也是企业进行设备升级换代的捷径。