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自動(dòng)車(chē)床要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得生存、得到發(fā)展,它必須在最短的時(shí)間內(nèi)以?xún)?yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出合乎市場(chǎng)需要的、性能合適的產(chǎn)品,而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣,制造周期的快慢,生產(chǎn)成本的高低,又往往受工廠(chǎng)現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。目前,采用*的自動(dòng)車(chē)床,已成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。購(gòu)買(mǎi)新的自動(dòng)車(chē)床是提高數(shù)控化率的主要途徑,而改造舊機(jī)床、配備數(shù)控系統(tǒng)把普通機(jī)床改裝成自動(dòng)車(chē)床也是提高機(jī)床數(shù)控化率的一條有效途徑。,對(duì)CA6140車(chē)床進(jìn)行了數(shù)控化改造。

　　6140自動(dòng)車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)時(shí),在滿(mǎn)足車(chē)床總體布局的前提下要盡可能利用原來(lái)的零部件,因此確定總體改造方案如下: (1) 拆除原車(chē)床的縱向和橫向絲杠光杠、溜板箱及掛輪箱中的齒輪,用滾珠絲杠替換原有普通滑動(dòng)絲杠,將選取的縱向滾珠絲杠副通過(guò)托架安裝在原溜板箱與床鞍連接的部位上,縱橫向滾珠絲杠兩端盡可能利用原固定和支承方式。為便于安裝滾珠絲杠副,絲杠采用分體式,用套筒聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)剛性聯(lián)接; (2) 橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪減速器安裝在床鞍的后部(相對(duì)操作者) ,縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪減速裝置安裝在機(jī)床的右端,靠近尾座的位置; (3) 要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀,需拆除原手動(dòng)刀架,在小拖板上安裝數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架; (4) 為了使改造后的車(chē)床能夠加工螺紋,需要加裝主軸脈沖編碼器,以實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的同步檢測(cè),編碼器安裝在掛輪箱內(nèi); (5) 為使加工過(guò)程中不超程,縱橫向要安裝行程限位開(kāi)關(guān); (6) 為實(shí)現(xiàn)回參考點(diǎn)的動(dòng)作,必須在縱橫向安裝接近開(kāi)關(guān);(7) 縱、橫向齒輪箱和絲杠全部加防護(hù)罩,以防臟物、油污和切屑等進(jìn)入,機(jī)床整體也要加裝防護(hù)罩,以防止加工過(guò)程中的切屑飛濺傷人; (8) 考慮到改造的成本,盡可能采用可靠性高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。

一、自動(dòng)車(chē)床的數(shù)控改造

1、自動(dòng)車(chē)床工作原理及組成

1）自動(dòng)車(chē)床工作原理：自動(dòng)車(chē)床加工零件時(shí)，首先應(yīng)編制零件的加工程序，這是自動(dòng)車(chē)床的工作指令。將加工程序輸入到數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的變化、起停，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開(kāi)和冷卻潤(rùn)滑的開(kāi)、關(guān)等動(dòng)作，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴(yán)格的按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合要求的零件。

2）自動(dòng)車(chē)床的組成：自動(dòng)車(chē)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成。

2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)

　　自動(dòng)車(chē)床6140的數(shù)控改造設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗(yàn)證、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)計(jì)算（包括縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算）、主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理及改造后的機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)、機(jī)床調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)、電磁離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算。。本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)C6140臥式車(chē)床進(jìn)行數(shù)控化改造，實(shí)現(xiàn)微機(jī)對(duì)車(chē)床的數(shù)控化控制。利用微機(jī)對(duì)車(chē)床的縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字控制，并要達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為0.01 /脈沖，橫向最小運(yùn)動(dòng)單位0.005 /脈沖，主運(yùn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，刀架要改造成自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，要能自動(dòng)的切削螺紋。

3、數(shù)控部分的設(shè)計(jì)改造

1）數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定

　　數(shù)控系統(tǒng)按其運(yùn)動(dòng)軌跡可分為：點(diǎn)位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位控制系統(tǒng)只要求控制刀具從一點(diǎn)移到另外一點(diǎn)的位置，而對(duì)于運(yùn)動(dòng)軌跡原則上不加控制。連續(xù)控制系統(tǒng)能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的位移進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制。由于C6140車(chē)床要加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。

2）伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造

　　自動(dòng)車(chē)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無(wú)位置檢測(cè)和反饋可分為開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到和好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種誤差，消除間隙、干擾等對(duì)加工精度的影響。但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、調(diào)式和維修困難、造價(jià)高。半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬，過(guò)載能力強(qiáng)，又采用反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。但是，采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開(kāi)環(huán)要復(fù)雜，設(shè)計(jì)上也要有其自身的特點(diǎn)，技術(shù)難度較大。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中沒(méi)有位置控制器及反饋線(xiàn)路，因此開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的精度較差，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于調(diào)整，所以常用于精度要求不高的場(chǎng)合。經(jīng)過(guò)上序比較，由于所改造的C618車(chē)床的目標(biāo)加工精度要求不高，所以決定采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

　　數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成，硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。

　　數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)方案通常有：可以全部自己設(shè)計(jì)制作，可以采用單板機(jī)或STD模塊或工控機(jī)改制，可以選用現(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應(yīng)化改動(dòng)

　　在普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造中，由于種設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)且不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)質(zhì)量也難于保證。第二種則更加不經(jīng)濟(jì)。所以不課程設(shè)計(jì)將采取第三鐘方案。

4、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)

1）主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì)

　　將原自動(dòng)車(chē)床的主軸電動(dòng)機(jī)換成變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，無(wú)級(jí)調(diào)速部分由變頻器控制。將原機(jī)床的主軸手動(dòng)變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機(jī)構(gòu)。改造后使其主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分離，主軸電動(dòng)機(jī)的作用只是帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。

2）進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造

　　將原機(jī)床的掛輪機(jī)構(gòu)、進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等全部拆除。縱向、橫向進(jìn)給以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件經(jīng)一級(jí)齒輪減速后，由滾珠絲杠傳動(dòng)。

3）其它部件的改造

　　刀架部分：拆除原手動(dòng)刀架和小拖板，安裝由微機(jī)控制的四工位電動(dòng)機(jī)刀架，該刀架具有重復(fù)定位精度高、剛性好、使用壽命長(zhǎng)、工藝性好等優(yōu)點(diǎn)。