CA6140車床的數控化改造

牛文成

摘 要：數控化加工是機械行業向著高質量、高精度和高效率發展的必然趨勢，對現有CA6140車床進行數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

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0104-02

數控機床是典型的機電一體化產品，在機械制造業中發揮著巨大的作用，解決了機械制造過程中對精密件和復雜結構件的加工。就我們企業目前面臨的現狀來說，大部分工廠在其生產過程中使用的還是CA6140等普通車床，如果一次性購備數控機床所需要的資金較多，企業心有余而力不足。為此對普通車床進行數控化改造解決企業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是非常必要的。

1 數控機床改造的必要性

數控機床是利用數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控機床、特種加工類數控機床以及板材加工各類數控機床；按照控制運動軌跡的不同可以分為點位控制數控機床、直線控制數控機床和輪廓控制數控機床；按照驅動裝置的不同分為開環控制數控機床、閉環控制數控機床、半閉環控制數控機床和混合控制數控機床。隨著科學技術的不斷進步，數控機床越來越受到企業的青睞，跟普通車床相比，數控機床的優點主要有：

（1）加工精度高，質量穩定。數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）數控車床采用了自動回轉刀架，在加工過程中能夠實現自動換刀，和一次換刀完成多道工序的加工。

（4）數據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）數控機床上設置了自動監控和補償裝置，機床的安全系數較高。

但是數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來全部購置是不可能實現的。而將普通車床進行數控化改造不僅能夠實現上述優點，還能夠為企業節省60%～80%的費用，特別是在大型機床改造中的優勢更加明顯。

目前我國機床的總量大概在400余萬臺，其中數控機床的數量僅為20余萬臺，機床的數控化率為5%左右。就普通機床來說在10年以上役齡的占到了60%，對普通車床進行數控化改造具有非常重要的現實意義。

2 普通車床數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控系統、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縱向快移和進給。該類型的車床數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、數控系統、驅動裝置以及驅動電機。該類型的車床數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，安裝新的數控系統、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，實現了對車床快速、大規模的改造，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對機械傳動進給和手動控制轉位刀架的數控化改造，使其能夠實現自動轉位刀架和自動進給。

根據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，在小托板上安裝數控轉位刀架。

（4）在掛輪箱內加裝主軸脈沖編碼器，實現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）根據機床的使用要求和改造成本，加裝合適的數控系統。

4 結論

隨著數控技術的發展，CA6140車床已經不能滿足對零件加工的要求，數控機床作為機電一體化產品在機械制造業中發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、溜板箱等部件實現了其數控化改造，確定了其數控化改造的基本方案，其中傳動系統采用了滾珠絲杠副，刀架采用的自動轉位刀架，采用伺服電機對其進行驅動，實現了機床主軸的快進和快移。

參考文獻

[1] 龔仲華.數控機床維修技術與典型實例[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2] 陳心昭.現代實用機床設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[3] 貢克勤.數控原理[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4] 羅永順.機床數控化改造技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[5] 鐘麗珠.普通機床數控化改造設計中進給伺服電機的選擇[J].廣西機械，1999.endprint

摘 要：數控化加工是機械行業向著高質量、高精度和高效率發展的必然趨勢，對現有CA6140車床進行數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

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0104-02

數控機床是典型的機電一體化產品，在機械制造業中發揮著巨大的作用，解決了機械制造過程中對精密件和復雜結構件的加工。就我們企業目前面臨的現狀來說，大部分工廠在其生產過程中使用的還是CA6140等普通車床，如果一次性購備數控機床所需要的資金較多，企業心有余而力不足。為此對普通車床進行數控化改造解決企業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是非常必要的。

1 數控機床改造的必要性

數控機床是利用數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控機床、特種加工類數控機床以及板材加工各類數控機床；按照控制運動軌跡的不同可以分為點位控制數控機床、直線控制數控機床和輪廓控制數控機床；按照驅動裝置的不同分為開環控制數控機床、閉環控制數控機床、半閉環控制數控機床和混合控制數控機床。隨著科學技術的不斷進步，數控機床越來越受到企業的青睞，跟普通車床相比，數控機床的優點主要有：

（1）加工精度高，質量穩定。數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）數控車床采用了自動回轉刀架，在加工過程中能夠實現自動換刀，和一次換刀完成多道工序的加工。

（4）數據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）數控機床上設置了自動監控和補償裝置，機床的安全系數較高。

但是數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來全部購置是不可能實現的。而將普通車床進行數控化改造不僅能夠實現上述優點，還能夠為企業節省60%～80%的費用，特別是在大型機床改造中的優勢更加明顯。

目前我國機床的總量大概在400余萬臺，其中數控機床的數量僅為20余萬臺，機床的數控化率為5%左右。就普通機床來說在10年以上役齡的占到了60%，對普通車床進行數控化改造具有非常重要的現實意義。

2 普通車床數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控系統、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縱向快移和進給。該類型的車床數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、數控系統、驅動裝置以及驅動電機。該類型的車床數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，安裝新的數控系統、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，實現了對車床快速、大規模的改造，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對機械傳動進給和手動控制轉位刀架的數控化改造，使其能夠實現自動轉位刀架和自動進給。

根據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，在小托板上安裝數控轉位刀架。

（4）在掛輪箱內加裝主軸脈沖編碼器，實現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）根據機床的使用要求和改造成本，加裝合適的數控系統。

4 結論

隨著數控技術的發展，CA6140車床已經不能滿足對零件加工的要求，數控機床作為機電一體化產品在機械制造業中發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、溜板箱等部件實現了其數控化改造，確定了其數控化改造的基本方案，其中傳動系統采用了滾珠絲杠副，刀架采用的自動轉位刀架，采用伺服電機對其進行驅動，實現了機床主軸的快進和快移。

參考文獻

[1] 龔仲華.數控機床維修技術與典型實例[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2] 陳心昭.現代實用機床設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[3] 貢克勤.數控原理[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4] 羅永順.機床數控化改造技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[5] 鐘麗珠.普通機床數控化改造設計中進給伺服電機的選擇[J].廣西機械，1999.endprint

摘 要：數控化加工是機械行業向著高質量、高精度和高效率發展的必然趨勢，對現有CA6140車床進行數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

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0104-02

數控機床是典型的機電一體化產品，在機械制造業中發揮著巨大的作用，解決了機械制造過程中對精密件和復雜結構件的加工。就我們企業目前面臨的現狀來說，大部分工廠在其生產過程中使用的還是CA6140等普通車床，如果一次性購備數控機床所需要的資金較多，企業心有余而力不足。為此對普通車床進行數控化改造解決企業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是非常必要的。

1 數控機床改造的必要性

數控機床是利用數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控機床、特種加工類數控機床以及板材加工各類數控機床；按照控制運動軌跡的不同可以分為點位控制數控機床、直線控制數控機床和輪廓控制數控機床；按照驅動裝置的不同分為開環控制數控機床、閉環控制數控機床、半閉環控制數控機床和混合控制數控機床。隨著科學技術的不斷進步，數控機床越來越受到企業的青睞，跟普通車床相比，數控機床的優點主要有：

（1）加工精度高，質量穩定。數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）數控車床采用了自動回轉刀架，在加工過程中能夠實現自動換刀，和一次換刀完成多道工序的加工。

（4）數據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）數控機床上設置了自動監控和補償裝置，機床的安全系數較高。

但是數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來全部購置是不可能實現的。而將普通車床進行數控化改造不僅能夠實現上述優點，還能夠為企業節省60%～80%的費用，特別是在大型機床改造中的優勢更加明顯。

目前我國機床的總量大概在400余萬臺，其中數控機床的數量僅為20余萬臺，機床的數控化率為5%左右。就普通機床來說在10年以上役齡的占到了60%，對普通車床進行數控化改造具有非常重要的現實意義。

2 普通車床數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控系統、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縱向快移和進給。該類型的車床數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、數控系統、驅動裝置以及驅動電機。該類型的車床數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，安裝新的數控系統、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，實現了對車床快速、大規模的改造，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對機械傳動進給和手動控制轉位刀架的數控化改造，使其能夠實現自動轉位刀架和自動進給。

根據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，在小托板上安裝數控轉位刀架。

（4）在掛輪箱內加裝主軸脈沖編碼器，實現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）根據機床的使用要求和改造成本，加裝合適的數控系統。

4 結論

隨著數控技術的發展，CA6140車床已經不能滿足對零件加工的要求，數控機床作為機電一體化產品在機械制造業中發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、溜板箱等部件實現了其數控化改造，確定了其數控化改造的基本方案，其中傳動系統采用了滾珠絲杠副，刀架采用的自動轉位刀架，采用伺服電機對其進行驅動，實現了機床主軸的快進和快移。

參考文獻

[1] 龔仲華.數控機床維修技術與典型實例[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2] 陳心昭.現代實用機床設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[3] 貢克勤.數控原理[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4] 羅永順.機床數控化改造技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[5] 鐘麗珠.普通機床數控化改造設計中進給伺服電機的選擇[J].廣西機械，1999.endprint