CA6140普通车床硬件部分数控化改造

摘要：随着我国工业技术的快速发展，数控技术的应用已成为必然趋势。为了提高生产率，改善加工工艺，文章对ca6140型普通机床的经济型数控化改造进行了介绍，实践证明普通机床数控化改造具有现实价值与重大意义。

关键词：普通车床；数控技术；数控化改造

中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）10-0032-02

1 实现主轴的无级变速

数控机床在自动加工过程中，切削力会随时发生变化，为了保证加工精度的一致性，这就要求数控机床的主轴必须实现无级变速。目前，实现无级变速的方式有两种：第一，是直接采用伺服电机的方式实现主轴的无级变速；第二，是通过变频器来驱动电机的方式来实现无极变速。本文笔者主张采用第二种方式，这种方式不需要重新购买伺服电机，完全可通过变频器充分利用原机床的电动机实现无极变速，从而达到改造的经济效益化。其工作原理为，数控系统与变频器相连接，控制电机的正转、反转、变速、停止。通过分析研究，选用法兰克变频器MDV60A0150-503-4-0T。

2 安装脉冲编码器

为了使改造后的CA6140型机床能实现自动加工螺纹，所以必须安装一个光电脉冲编码器。它的主要作用是，通过主轴――脉冲编码器――数控系统――步进电机之间经行信息转换，最终实现主轴旋转一转，刀具纵向移动一个导程的关系。

主轴脉冲编码器的安装分为同轴安装和异轴安装两种方式。同轴安装具有结构上比较简单的优点，但这种方法不利于加工较长工件，对零件的加工长度有所限制。所以我们采用异轴安装，这样我们仍然可以保持主轴孔继续使用，机床架构也无任何变动。安装时，我们采用柔性连接，另外安装过程中一定要轻拿轻放编码器，防止损坏编码器中的玻璃光栅盘，其次，还要保证机床主轴转速低于主轴脉冲的最高转速，以免造成编码器报废。在此，我们选择北京大通捷程生产的AMCI旋转编码器。

3 改造进给系统

3.1 改造纵向进给系统

纵向进给系统改造方法：首先，1（步进电机）把动力通过2（减速齿轮）传递给3（纵向滚珠丝杠），滚珠丝杠上的螺母副拖动4（工作台）来回做横向移动。进给箱保留不动，用固定方式支撑滚珠丝杠最左端，利用套筒联轴器5将滚珠丝杠3与支撑轴6连接起来，其中，联轴器5是以两个锥销以垂直的方式将3与6相连，此种方法不但结构简易而且还能预防外应力与装配不当等问题的出现。

关于滚珠丝杠的右端我们采用带深沟球轴承的轴承支撑座来支撑，滚珠丝杠的预拉伸和锁紧是通过一对圆螺母来实现的。同时，我们可通过采用双螺母的方式来消除连接中出现的间隙。

3.2 改造横向进给系统

横向滚珠丝杠与纵向滚珠丝杠改造方式相同，也采用双螺母的预紧的方式来消除连接间隙，而横向步进电机与减速器安装在靠近操作者一侧，同时安放一根短轴进行支撑，再让横向滚珠丝杠与套筒联轴器进行连接。右端也是采用滑动轴承进行径向支撑，由于这样会出现双向轴向力，所以同时要布置一对推力球轴承，这样便可以有效的承受住双向轴向力。滚珠丝杠的左端必须改造成一个支撑结构，再利用一个连接短轴把连轴套与滚珠丝杠及输出轴相连接起来。最后通过固定在螺母座上的螺母来调整丝杠的预拉伸与锁紧。其原理图如下：

4 改造刀架部分

首先，要把机床上原来带有的刀架与小滑板拆除掉，再换装一台由法兰克数控系统控制的四工位电动刀架。刀架内部放置有三相异步电动机（120W），此电动机是用来驱动正转选刀的。另外，刀架内置的4个霍尔元件是用于检测刀位位置，起到刀位锁紧的作用。此处，采用浙江凯达新型ACT自动回转刀架。安装时的注意事项，第一，要保证刀架两侧面平行于原纵向与横向的进给方向。第二，为避免在使用过程中铁屑、冷却液导致联电，所以连线一定要合理安排。

5 导轨的改造

导轨的性能对机床的使用性能、加工精度、承载能力起到了决定性的作用。导轨在使用过程中，表面必然会出现很多划痕，这些划痕使得导轨表面摩擦系数增大，影响传动效率。为了保证导轨的正常使用，我们通过对导轨填充聚四氟乙烯软带来贴塑改造。首先，我们要对导轨表面进行刮研，使得导轨表面粗糙度达到1.6um，平面度达到0.01/l000精度；第二，选用软带，软带厚度为1mm；第三，将聚四氟乙烯软带表面用钠基溶液处理；第四，将金属导轨粘结面去污、去油，再用再用丙酮擦洗干净、晾干；最后按按A组份/B组份=1/1的重量比称量混合好的专用胶进行涂抹，横向涂在软带上，纵向涂在导轨上，胶层厚度一般控制在0.08～0.12mm之间，涂抹均匀即可。然后左右移动刚黏贴在导轨上的软带，使二者全面贴付，同时将其中产生的气泡压出。第五，在软带上先涂覆一层油纸，再找重物均匀压在导轨上，以免重物与粘结剂粘结。除此之外，还要在软带上刮研和开油槽，油槽距离软带边缘至少6mm以上，刮研接触面积在75%以上，宽度超过55%，最终达到溜板在水平面的移动直线度0.02。

6 数控系统的安装

数控系统在机床数控化改造中起到至关重要的作用。此处笔者根据机床改造后的可靠性与性能稳定性选择了FUNUC0iMateTC型数控系统。改造后车床具备1个旋转主轴、X、Z两个进给轴、冷却控制系统、检测控制电路、刀架控制系统及辅助控制系统。其连接结构图如下：

7 结语

随着科学技术的进步，数控机床将被广泛的应用于机械制造领域。由于数控机床本身造价较为昂贵，企业单靠购买全新数控设备所花费巨大。所以，普通机床的数控化改造在我国就成为现代化进程必不可少的一步。本文笔者以CA6140型普通车床为例，详细阐述了机械部分的数控化改造，以实践经验证明，普通机床的数控化改造对我国机械制造业起着尤为重要的意义。

参考文献

[1] 滕士波.数控机床的改造及应用[D].哈尔滨工程大学硕十学位论文，2006.

[2] 席俊杰.数控技术和机床数控化改造[J].机械工程师，2002，（8）：6～7.

[3] 余英良.机床数控改造设计与实例[J].北京：机械工业出版社，1998.