ca6140 型普通车床数控化改造

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1、CA6140型普通车床数控化改造李　园，阮　健（浙江工业大学机电学院，杭州310014）摘要：以CA6140型普通车床为例，从机械和电气2方面详细阐述了数控化改造的方法。改造后的车床投入使用后，运行稳定，加工精度明显提高，取得了极大的经济效益。关键词：普通车床；数控化改造；SINUMERIK802Sbaseline中图分类号：TG659　文献标志码：B　文章编号：100320794（2007）1220152203NumericalControlTransformationofCA6140CommonLatheLIYuan，RUANJian（CollegeofMechanica

2、l&ElectricalEngineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310014，China）Abstract：TakesCA6140typecommonlatheasanexample，hasexplainedtheNCtransformationmethodfrommachineryandelectrictworespectsindetail.Aftertransforming，thenewlatherunssteadily，themachiningaccuracyisobviouslyimproved，hasma

3、dethegreattechnologicaleconomicbenefits.Keywords：commonlathe；NCtransformation；SINUMERIK802Sbaseline1　总体改造方案数控化改造设计时，在满足车床总体布局的前提下要尽可能利用原来的零部件，因此确定总体改造方案如下：（1）拆除原车床的纵向和横向丝杠光杠、溜板箱及挂轮箱中的齿轮，用滚珠丝杠替换原有普通滑动丝杠，将选取的纵向滚珠丝杠副通过托架安装在原溜板箱与床鞍连接的部位上，纵横向滚珠丝杠两端尽可能利用原固定和支承方式。为便于安装滚珠丝杠副，丝杠采用分体式，用套筒联轴器实现刚性联接；（2

4、）横向驱动电机及齿轮减速器安装在床鞍的后部（相对操作者），纵向驱动电机及齿轮减速装置安装在机床的右端，靠近尾座的位置；（3）要实现自动换刀，需拆除原手动刀架，在小拖板上安装数控转位刀架；（4）为了使改造后的车床能够加工螺纹，需要加装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速的同步检测，编码器安装在挂轮箱内；（5）为使加工过程中不超程，纵横向要安装行程限位开关；（6）为实现回参考点的动作，必须在纵横向安装接近开关；7（7）纵、横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩，以防脏物、油污和切屑等进入，机床整体也要加装防护罩，以防止加工过程中的切屑飞溅伤人；（8）考虑到改造的成本，尽可能采用可靠性高的经济型

5、数控系统。图1　总体改造示意图1.横向滚珠丝杠副　2.横向电机　3.横向减速器　4.尾座　5.纵向减速器6.纵向电机　7.支架　8.纵向滚珠丝杠副9.数控转位刀架　10.主轴脉冲编码器2　数控系统选用选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、各种性能等选择性价比合适的系统，避免系统功能过剩，同时考虑到原车床的精度和改造成本、周期和难易程度等各方面因素，决定采用步进电机作为驱动元件、开环控制的经济型数控系统。SINUMERIK802Sbaseline是西门子公司专门为中国数控机床市场开发的经济型CNC控制系统。其结构紧凑，具有高度集成于一体的数控单元、机床操作面板

6、和输入输出单元，机床调试配置数据少，容易改造成功。最终决定采用西门子经济型数控系统SINUMERIK802Sbaseline。3　机械部分改造（1）纵向（Z轴）进给系统改造纵向进给传动系统的改造如图2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与滚珠丝杠相连，这种联轴器用2个互相垂直的锥销将支撑轴与丝杠联接起来，结构简单，径向尺寸小，可防止被连接轴的位移和偏斜带来的装配困难和附加应力。如图3所示，滚珠丝杠右端仍利用原有的滑动轴承支承座

7、4，通过一对深沟球轴承1实现径向支承，丝杠左端通过一对圆螺母（图中未画出）7实现滚珠丝杠的预拉伸和锁紧。因此纵向滚珠丝杠的支承形式为一端固定，一端浮动，三点支承。滚珠丝杠采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，调整方便。步进电机通过消隙齿轮2减速，减速器输出轴用套筒联轴器6与丝杠3（见图2）联接，固定销3防止减速器转动。图2　纵向进给系统图1.纵向步进电机　2.减速齿轮　3.纵向滚珠丝杠　4.工作台5.套筒联轴器　6.支撑轴图3　纵向步进电机装配图1.深沟球轴承　2.消隙齿轮　3.固定销　4.滑动