CA6140车床的数控化改造
摘 要：数控化加工是机械行业向着高质量、高精度和高效率发展的必然趋势，对现有CA6140车床进行数控化改造能够在满足生产需要的基础上降低新设备的购置成本，提高企业的经济效益。本文就其改造过程进行了论述。
关键词：CA6140 车床 改造
数控机床是典型的机电一体化产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，解决了机械制造过程中对精密件和复杂结构件的加工。就我们企业目前面临的现状来说，大部分工厂在其生产过程中使用的还是CA6140等普通车床，如果一次性购备数控机床所需要的资金较多，企业心有余而力不足。为此对普通车床进行数控化改造解决企业生产过程中遇到的技术和经济问题，为技术人员提供参考依据是非常必要的。
1 数控机床改造的必要性
数控机床是利用数字化信息对机床的运动和加工过程进行控制的一种设备，主要由机床主机、驱动装置、辅助装置、CNC装置和编程装置等部分组成。按照加工工艺的不同，可以分为金属切削类数控机床、特种加工类数控机床以及板材加工各类数控机床;按照控制运动轨迹的不同可以分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床;按照驱动装置的不同分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床和混合控制数控机床。随着科学技术的不断进步，数控机床越来越受到企业的青睐，跟普通车床相比，数控机床的优点主要有：
(1)加工精度高，质量稳定。数控机床的定位精度为±0.01 mm，重复定位精度为±0.005 mm，特别适用于加工精度较高的产品。
(2)数控机床的主传动和进给传动采用了独立的电机，二者能够单独运动，也可以多坐标联动，在加工复杂曲面和形状复杂的零件过程中具有较高的精度。
(3)数控车床采用了自动回转刀架，在加工过程中能够实现自动换刀，和一次换刀完成多道工序的加工。
(4)数据机床在加工过程中预先将程序输入机床，其加工过程无需人工操作，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
(5)数控机床上设置了自动监控和补偿装置，机床的安全系数较高。
但是数控机床的价格比较昂贵，一般在几万到几十万，对于普通中小型企业来全部购置是不可能实现的。而将普通车床进行数控化改造不仅能够实现上述优点，还能够为企业节省60%～80%的费用，特别是在大型机床改造中的优势更加明显。
目前我国机床的总量大概在400余万台，其中数控机床的数量仅为20余万台，机床的数控化率为5%左右。就普通机床来说在10年以上役龄的占到了60%，对普通车床进行数控化改造具有非常重要的现实意义。
2 普通车床数控化改造的基本类型
2.1 保留普通车床所有功能部件
该类型的车床改造完成后由数控系统、伺服驱动、伺服电机、原有普通车床各功能部件以及电动刀架等几部分组成。横向和纵向采用伺服电机驱动，其中横向的伺服电机固定在床鞍的后端面上，通过一对同步带轮将运动传送到普通车床原有的横向丝杆副，实现横向的快进和快移;纵向伺服电机则固定在进给箱的左端，通过联轴器将运动传递到普通车床的进给箱，在纵向丝杆的带动下实现纵向快移和进给。该类型的车床数控化改造保留了普车大部分的功能部件，改造后车床的精度不受影响，适用于零件的粗加工过程中。
2.2 保留普通车床功能部件
该类型车床在改造过程中要拆除原有车床的挂轮、进给箱、溜板箱、三杆、托架以及横向丝杆副，安装相应的纵向和横向滚珠丝杆组件、数控系统、驱动装置以及驱动电机。该类型的车床数控化改造后能够保证其加工精度，但是改造设计过程中的工作量较大，周期较长，适用于距离较近，能够长时间停机的用户。
2.3 采用相关系列数控滑台机构
该类型车床改造过程中只借助原有车床的导轨，安装新的数控系统、驱动装置以及电机即可。改造后的机床克服了原来机床的精度低、可靠性差以及改造周期长的缺点，实现了对车床快速、大规模的改造，适用于对盘、套类零件的加工。
3 对CA6140改造的总体方案
CA6140车床(图1所示为其结构简图)主要用来完成对小型轴类、盘类以及螺纹类零件的加工，要求机床能够控制其主轴的正反转，以适应零件对切削速度的要求;刀架要能够在横向和纵向完成进给运动，并且在换刀点能够完成四个到位的自动改变;加工螺纹时还要保证刀架移动一个逻辑或导程时主轴能够转一圈。在对CA6140进行改造的过程中首先要解决的问题就是要实现对机械传动进给和手动控制转位刀架的数控化改造，使其能够实现自动转位刀架和自动进给。
根据CA6140车床的主要性能指标和工作状况，其改造方案如图2所示。
(1)拆除原有车床的横向和纵向丝杠光杠、溜板箱以及挂轮箱中的齿轮，增加滚珠丝杠。其中滚珠丝杠采用分体方式，用套筒联轴器连接在一起，横向滚珠丝杠的两端采用原有的固定和支承方式，纵向滚珠丝杠通过托架安装在原来溜板箱跟床鞍连接的部位上。
(2)横向驱动电机及齿轮减速器相对于操作者来说安装在床鞍的后部，纵向驱动电机及齿轮减速器安装在机床右端靠近尾座的位置。
(3)拆除原有手动刀架，在小托板上安装数控转位刀架。
(4)在挂轮箱内加装主轴脉冲编码器，实现对主轴转速的同步检测来完成对螺纹类零件的加工。
(5)在纵向和横向安装行程限位开关，保证加工过程中不超程。
(6)在横向安装接近开关，保证零件在加工过程中能够返回参考点。
(7)纵向和横向齿轮箱和丝杠要加装防护罩，防止油污和切屑等赃物的进入。
(8)根据机床的使用要求和改造成本，加装合适的数控系统。
4 结论
随着数控技术的发展，CA6140车床已经不能满足对零件加工的要求，数控机床作为机电一体化产品在机械制造业中发挥着非常重要的作用，解决了目前零件形状结构复杂，精度要求高以及小批量生产的问题。在改造过程中拆除了原有车床上的挂轮、进给箱、溜板箱等部件实现了其数控化改造，确定了其数控化改造的基本方案，其中传动系统采用了滚珠丝杠副，刀架采用的自动转位刀架，采用伺服电机对其进行驱动，实现了机床主轴的快进和快移。
参考文献
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