CA6140車床的數(shù)控化改造
摘 要：數(shù)控化加工是機械行業(yè)向著高質量、高精度和高效率發(fā)展的必然趨勢，對現(xiàn)有CA6140車床進行數(shù)控化改造能夠在滿足生產需要的基礎上降低新設備的購置成本，提高企業(yè)的經濟效益。本文就其改造過程進行了論述。
關鍵詞：CA6140 車床 改造
數(shù)控機床是典型的機電一體化產品，在機械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，解決了機械制造過程中對精密件和復雜結構件的加工。就我們企業(yè)目前面臨的現(xiàn)狀來說，大部分工廠在其生產過程中使用的還是CA6140等普通車床，如果一次性購備數(shù)控機床所需要的資金較多，企業(yè)心有余而力不足。為此對普通車床進行數(shù)控化改造解決企業(yè)生產過程中遇到的技術和經濟問題，為技術人員提供參考依據(jù)是非常必要的。
1 數(shù)控機床改造的必要性
數(shù)控機床是利用數(shù)字化信息對機床的運動和加工過程進行控制的一種設備，主要由機床主機、驅動裝置、輔助裝置、CNC裝置和編程裝置等部分組成。按照加工工藝的不同，可以分為金屬切削類數(shù)控機床、特種加工類數(shù)控機床以及板材加工各類數(shù)控機床;按照控制運動軌跡的不同可以分為點位控制數(shù)控機床、直線控制數(shù)控機床和輪廓控制數(shù)控機床;按照驅動裝置的不同分為開環(huán)控制數(shù)控機床、閉環(huán)控制數(shù)控機床、半閉環(huán)控制數(shù)控機床和混合控制數(shù)控機床。隨著科學技術的不斷進步，數(shù)控機床越來越受到企業(yè)的青睞，跟普通車床相比，數(shù)控機床的優(yōu)點主要有：
(1)加工精度高，質量穩(wěn)定。數(shù)控機床的定位精度為±0.01 mm，重復定位精度為±0.005 mm，特別適用于加工精度較高的產品。
(2)數(shù)控機床的主傳動和進給傳動采用了獨立的電機，二者能夠單獨運動，也可以多坐標聯(lián)動，在加工復雜曲面和形狀復雜的零件過程中具有較高的精度。
(3)數(shù)控車床采用了自動回轉刀架，在加工過程中能夠實現(xiàn)自動換刀，和一次換刀完成多道工序的加工。
(4)數(shù)據(jù)機床在加工過程中預先將程序輸入機床，其加工過程無需人工操作，大大降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。
(5)數(shù)控機床上設置了自動監(jiān)控和補償裝置，機床的安全系數(shù)較高。
但是數(shù)控機床的價格比較昂貴，一般在幾萬到幾十萬，對于普通中小型企業(yè)來全部購置是不可能實現(xiàn)的。而將普通車床進行數(shù)控化改造不僅能夠實現(xiàn)上述優(yōu)點，還能夠為企業(yè)節(jié)省60%～80%的費用，特別是在大型機床改造中的優(yōu)勢更加明顯。
目前我國機床的總量大概在400余萬臺，其中數(shù)控機床的數(shù)量僅為20余萬臺，機床的數(shù)控化率為5%左右。就普通機床來說在10年以上役齡的占到了60%，對普通車床進行數(shù)控化改造具有非常重要的現(xiàn)實意義。
2 普通車床數(shù)控化改造的基本類型
2.1 保留普通車床所有功能部件
該類型的車床改造完成后由數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動、伺服電機、原有普通車床各功能部件以及電動刀架等幾部分組成。橫向和縱向采用伺服電機驅動，其中橫向的伺服電機固定在床鞍的后端面上，通過一對同步帶輪將運動傳送到普通車床原有的橫向絲桿副，實現(xiàn)橫向的快進和快移;縱向伺服電機則固定在進給箱的左端，通過聯(lián)軸器將運動傳遞到普通車床的進給箱，在縱向絲桿的帶動下實現(xiàn)縱向快移和進給。該類型的車床數(shù)控化改造保留了普車大部分的功能部件，改造后車床的精度不受影響，適用于零件的粗加工過程中。
2.2 保留普通車床功能部件
該類型車床在改造過程中要拆除原有車床的掛輪、進給箱、溜板箱、三桿、托架以及橫向絲桿副，安裝相應的縱向和橫向滾珠絲桿組件、數(shù)控系統(tǒng)、驅動裝置以及驅動電機。該類型的車床數(shù)控化改造后能夠保證其加工精度，但是改造設計過程中的工作量較大，周期較長，適用于距離較近，能夠長時間停機的用戶。
2.3 采用相關系列數(shù)控滑臺機構
該類型車床改造過程中只借助原有車床的導軌，安裝新的數(shù)控系統(tǒng)、驅動裝置以及電機即可。改造后的機床克服了原來機床的精度低、可靠性差以及改造周期長的缺點，實現(xiàn)了對車床快速、大規(guī)模的改造，適用于對盤、套類零件的加工。
3 對CA6140改造的總體方案
CA6140車床(圖1所示為其結構簡圖)主要用來完成對小型軸類、盤類以及螺紋類零件的加工，要求機床能夠控制其主軸的正反轉，以適應零件對切削速度的要求;刀架要能夠在橫向和縱向完成進給運動，并且在換刀點能夠完成四個到位的自動改變;加工螺紋時還要保證刀架移動一個邏輯或導程時主軸能夠轉一圈。在對CA6140進行改造的過程中首先要解決的問題就是要實現(xiàn)對機械傳動進給和手動控制轉位刀架的數(shù)控化改造，使其能夠實現(xiàn)自動轉位刀架和自動進給。
根據(jù)CA6140車床的主要性能指標和工作狀況，其改造方案如圖2所示。
(1)拆除原有車床的橫向和縱向絲杠光杠、溜板箱以及掛輪箱中的齒輪，增加滾珠絲杠。其中滾珠絲杠采用分體方式，用套筒聯(lián)軸器連接在一起，橫向滾珠絲杠的兩端采用原有的固定和支承方式，縱向滾珠絲杠通過托架安裝在原來溜板箱跟床鞍連接的部位上。
(2)橫向驅動電機及齒輪減速器相對于操作者來說安裝在床鞍的后部，縱向驅動電機及齒輪減速器安裝在機床右端靠近尾座的位置。
(3)拆除原有手動刀架，在小托板上安裝數(shù)控轉位刀架。
(4)在掛輪箱內加裝主軸脈沖編碼器，實現(xiàn)對主軸轉速的同步檢測來完成對螺紋類零件的加工。
(5)在縱向和橫向安裝行程限位開關，保證加工過程中不超程。
(6)在橫向安裝接近開關，保證零件在加工過程中能夠返回參考點。
(7)縱向和橫向齒輪箱和絲杠要加裝防護罩，防止油污和切屑等贓物的進入。
(8)根據(jù)機床的使用要求和改造成本，加裝合適的數(shù)控系統(tǒng)。
4 結論
隨著數(shù)控技術的發(fā)展，CA6140車床已經不能滿足對零件加工的要求，數(shù)控機床作為機電一體化產品在機械制造業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用，解決了目前零件形狀結構復雜，精度要求高以及小批量生產的問題。在改造過程中拆除了原有車床上的掛輪、進給箱、溜板箱等部件實現(xiàn)了其數(shù)控化改造，確定了其數(shù)控化改造的基本方案，其中傳動系統(tǒng)采用了滾珠絲杠副，刀架采用的自動轉位刀架，采用伺服電機對其進行驅動，實現(xiàn)了機床主軸的快進和快移。
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