浅谈CA6140普通车床的数控化改造

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CA6140普通车床数控化改造解析

第一章前言1.1问题提出数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。

企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展,就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。

购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,但是成本太高，很多工厂在短时间内都无法有那么多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具有较长使用寿命的普通机床，由于普通机床加工精度相对较低、不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。

而改造现有旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，不失为一条投资少、提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为世界制造业中心及制造强国的进程中，占有一席之地。

1.1.1国内外数控系统发展概况机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

CA6140普通车床的数控技术改造

抚州职业技术学机电系2011届机电一体化及数控技术专业毕业论文CA6140普通车床的数控技术改造（机械部分）姓名：邱顺军学号：08321414专业：数控技术班级：08级（083214）指导老师：王良生2011年5月1.3.1 主要研究内容1.机械部分改造2.电气部分改造3.软件设计（编程）2 机械部分改造2.1 设计方案的确定利用数控装置对纵横进给系统进行开环控制，以步进电机为驱动元件，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，对CA6140普通车床进行技术改造就可以组成一个经济型数控车床，实现微机控制下的自动加工。

改造后的车床把车床的主运动和进给运动分离开来。

主电机的作用仅仅是带动工件旋转，而刀架的进给运动则是由步进电机直接带动车床的纵横丝杠来实现。

其改造后结构原理示意图如图2-1所示。

图2-1 CA6140型车床的数控化改造结构原理图操作时，根据零件的加工工艺，按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机对加工程序处理后发出一系列脉冲信号，经过功率放大器放大后驱动2台步进电机，按规定的方向、速度和位移量，完成刀架纵横两个方向的进给，使车刀实现直线或圆弧的切削。

在加工螺纹时，通过主轴脉冲发生器发生进给运动，从而加工出各种标准螺纹。

换刀时，微机发出换刀信号，刀架控制箱继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构，将上刀体上升至一定位置，带动刀体旋转到所选刀位，然后定位，完成换刀动作。

[20]2.2机械部分改造[4]2.2.1纵向进给系统的计算与设计1. 纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。

步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。

对车床改造来说，外观不必像产品设计要求的那么高，而从改造方便，实用方面来考虑。

一般都把步进电机放在纵向丝杠的右端，如图2-2所示。

图2-2 数控改造的总体方案示意图2. 纵向进给系统的设计计算已知条件：工作台重量： W=750N 时间常数： T=28ms 滚珠丝杠基本导程： 0L =8mm 行程： S =700mm 脉冲当量: δp=0.02mm/step 步距角： α=0.75º/step 快速进给速度：maxV =2.5m/min(1) 切削力计算由《机床设计手册》可知，切削功率K N N c η= （2-1）式中 N ——电机功率，查机床说明书，N=4kW ；η——主传动系统总效率，一般为0.6～0.7取65.0=ηK ——进给系统功率系数，取为K=0.96。

CA6140车床的数控化改造解读

摘要数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化。

普通机床的缺点：普通机床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。

由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确，因此重复精度较低。

普通机床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下。

适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。

它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。

因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。

也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。

物竞天择，适者生存。

一些不适应社会发展在机床必将被淘汰，所以实施机床的数控化改造是机械行业在必然趋势。

通过搜集资料、实践研究等方法对机床就行改造即是用较少的成本去创造更高的价值。

而这也将极大的推动中国机械行业的发展。

经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。

所以很多企业纷纷将现有机床改造成经济型数控机床，这种做法具有投资少、见效快的特点。

事实证明：机床的数控化改造可以为企业带来可观的经济效益。

目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。

用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。

本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，性能与精度的选择以及最后改造方案的确定。

关键字：机床、数控化、改造、意义目录第一章数控化改造的好处第二章数控化改造方案第三章介绍C6140普通车床第一节简单介绍 (4)第二节加工范围及特点 (6)第三节传动系统的介绍 (7)第四章设计进给系统第一节设计纵向进给系统 (9)第二节设计横向进给系统 (18)第五章改造车床主轴及控制系统第一节改进主轴电机 (26)第二节主轴脉冲编码器的运用 (26)第三节改进刀架 (28)第四节改进机床导轨 (29)第五节坐标系的建立X、Z轴的限位和参考返回电路 (30)第六节安装用键和变频器 (31)第七节机床的安装、调试、精度检验 (31)第一章数控化改造的好处一、有利于企业技术的提高，成本的节约数控机床与普通机床相比，有很大的优势，数控机床具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化；而普通机床精度低，效率低，适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。

CA6140普通车床的数控化改造设计

CA6140普通车床的数控化改造设计把普通机床改造成经济型数控机床，既可以整合原有资源，使原有普通机床得到充分利用，减少投资费用，又能利用改造后的机床提高质量和效率。

事实证明，普通机床的数控改造能够给企业带来新的前景。

本文根据企业大量存在的CA6140普通机床，从机械部分和电气部分分析和设计入手，把普通车床改造成经济适用性的数控机床。

1机床数控化改造的意义一般说来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性：（1）可以加工出传统机床不易加工的曲线、曲面等复杂的零件；（2）可以实现机加工自动化，而且是柔性自动化，所以效率可比传统型机床提高3～7倍；（3）加工的零件精度高，尺寸分散度小，使装配更容易；（4）可完成多工序的集中加工，减少零件搬运次数；（5）拥有自动监控、自动报警、自动补偿等自律功能，因而可实现一定时间无人看管的加工。

2总体设计方案（1）拆掉原车床的横向和纵向溜板箱、丝杠光杠及挂轮箱中的齿轮，用滚珠丝杠替换滑动丝杠；（2）纵向齿轮减速装置和驱动电机安装在机床的右端，横向齿轮减速器和驱动电机安装在床鞍的后部（相对操作者）；（3）拆除手动刀架，在小拖板上安装数控转位刀架，实现自动换刀；（4）增加数控装置系统，使机床数控化；（5）在挂轮箱内安装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速的同步检测和加工螺纹功能。

3縱向进给系统的设计改造纵向进给传动系统的改造如图3-1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3相连。

4横向进给系统的设计改造横向滚珠丝杠也采用一端固定，一端浮动，三点支承的形式，也通过双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，如图3-2所示。

横向步进电机1及减速器2安装在床鞍的后部。

靠近操作者一端，布置一根支撑短轴11，通过套筒联轴器10与滚珠丝杠7连接起来。

CA6140车床数控化改造设计解析

CA6140车床数控化改造设计解析一、背景介绍：CA6140车床是一种常见的传统车床，它通过手动操作来控制工件加工过程，由于操作依赖于操作人员的经验和技能水平，加工效率低且容易受到人为因素的影响。

为了提高加工效率和加工精度，以及减少人为错误带来的质量问题，对CA6140车床进行数控化改造是一个重要的研究方向。

二、数控化改造的目标：1.提高加工效率：通过数字控制系统控制各个工作参数，实现工件的自动化加工，提高加工效率。

2.提高加工精度：通过数控系统的精确控制，保证工件加工的精度和一致性。

3.降低人为错误：将操作人员对机床的依赖度降低，减少人为错误对产品质量的影响。

4.增加功能灵活性：数控系统可以灵活地调整参数，以适应不同工件的加工需求。

三、设计方案：1.数控系统选型：选择一款适合CA6140车床的数控系统，该系统应具有稳定可靠的性能和完善的功能，能够满足车床加工的需求。

2.导轨和滑块改造：对原有的导轨和滑块进行改造或更换，以提高加工精度和稳定性。

3.主轴改造：对原有的主轴进行改造或更换，以提高转速控制的精度和可靠性。

4.伺服电机安装：在车床的各个轴向上安装伺服电机，由数控系统控制其运动，以实现自动化加工。

5.完善的自动化装置：设计并安装自动换刀装置、自动送料装置等，以提高加工效率和减少人为操作。

6.编程软件开发：根据数控系统的特点，开发适合CA6140车床的编程软件，以便操作人员能够方便地进行程序编写和调整。

7.操作界面设计：设计一个简洁明了的操作界面，方便操作人员进行监控和调整。

四、预期效果：1.加工效率提高：数控系统实现了工件的自动化加工，大大提高了加工效率，减少了人为操作的时间。

2.加工精度提高：通过对各个工作参数的精确控制，加工精度得到了显著的提高。

3.缩短交期：由于加工效率提高，交货期可以相应缩短，提高了客户的满意度。

4.减少人为错误：数控系统的自动化控制减少了人为错误的可能性，提高了产品的质量稳定性。

CA6140型普通车床的数控化改造

CA6140型普通车床的数控化改造王国明张国友（山东轻工业学院山东济南250353；寿光市技工学校山东潍坊262700）数控化改造的必要性和迫切性衡量一个国家机械制造业水平的一个重要指标是机床拥有量中的数控化机床的比重。

在这方面,我国与发达国家存在着极大的差距。

改革开放以来,国外先进的生产技术对我国的机械制造业产生了巨大的冲击，为了抓住机遇、迎接挑战,我们就必须提高我国的数控化水平。

但是,数控机床价格较贵,一次性投资大,不易被中小型企业所接受；各企业又都拥有大量的普通机床,用数控机床替换下来的旧机床又会造成浪费,而将普通机床进行数控化改造可以说是一条经济实用之路。

CA6140 车床，主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工。

对该机床的数控化改造分为机械和数控两部分，具体方案如下：一、机械部分改造1.主传动系统为了降低改装费用，保持原机床精度，主传动系统基本不变，保留原机床的主轴手动变速，改造后使主运动和进给运动分离，数控系统只控制主轴的起、停和正、反转及冷却液开、关。

主传动系统仍采用原电机驱动，只是安装一个光电脉冲编码器，通过“主轴——编码器——数控系统——步进电机”的信息转换系统来实现“工件转一转，刀具进给一个导程”的运动关系，以便完成车削螺纹运动。

2.进给系统原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除，纵向进给系统以步进电机作为驱动元件，经一级齿轮减速转矩增大后，由滚珠丝杠传动。

滚珠丝杠仍利用原丝杠位置，其螺母副通过托架安装在床鞍底部，滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承，与床身尾部步进电机相联接。

步进电机经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。

横向进给系统中保留原手动机构，在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后，步进电机及减速器安装在横向溜板后方。

3.刀架部分拆除原手动刀架和小拖板，安装由数控系统控制的四工位电动刀架，效率高，工艺性能可靠。

根据改造车床的型号及主轴中心高度，选用常州宏达机床数控设备厂生产的LD4—C6140型四工位电动刀架，利用系统内置固定式PLC控制刀架的运动。

CA6140普通车床的数控化改造毕业设计论文

摘要普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括：(1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。

(2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。

这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。

(3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。

(4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。

通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。

关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架一绪论我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。

由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。

如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。

如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。

机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。

CA6140车床的数控化改造

CA6140车床的数控化改造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。

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文章编号：１００２ — ６６７３（２０１３）０５ — １３８ — ０２
浅谈ＣＡ６１４０普通车床的数控化改造
李省委
（闽南理工学院，福建石狮３６２７００）
摘
要：在如今，普通车床无论在加工精度，还是在自动化程度上都不能满足企业的需求。由于数控机床比
品是不现实的。为了减少投资，降低陈本，提高原有普
状复杂的零件；加工零件改变时，一般只要更改程序．
可节省准备时间；机床自动化程度高，可以降低工人的
劳动强度．节省劳动力等。机床数控化改造后，其基本功能接近或等同原数控机床。在满足这样条件的前提下，尽可能的较少、降低成本。方案如图１所示。
ｒ一 Байду номын сангаас ｒ一
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光电
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放大
隔离
变频调速器
ｓｙｓｔｅｍ，ａｍｅａｎｓｆｏｒｅｎｔｅｐｒｒｉｓｅｔｏｃａｒｒｙｏｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃｌａｃｏｎｔｒｏｌｔｒａｎｓｆｏｍａｒｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｄｉｎａｒｙｌａｔｈｅ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
０引言
随着社会生产力和科学技术的不断发展，也带动了机械加工设备性能和质量不断提升，同时机械加工设备的更新换代也不断加快。因此对新的机械加工设备不仅要求具有较高的加工精度和生产率．而且还能迅速适应零件加工的变更及零件的装夹定位。由于生产加工的需求促使了数控加工设备的诞生。数控加工设备相对于中小企业来说比较昂贵，靠单纯的全部购买新的数控化产
较昂贵，对于小型企业可以对普通车床进行技术创新和数控化改造。论文介绍数控系统改造的方法
和步骤，为企业进行数控化改造提供一种途径和借鉴。
关键词：普通车床；技术创新；改造
中图分类号：ＴＧ６８文献标识码：Ａｄｏｉ：１０。３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２ — ６６７３．２０１３．０５．０５５
ｔｅｒｐｒｉｓｅｓｃａｎｃａｒｒｙｏｕｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｎｏｖａｉｔｏｎａｎｄｎｕｍｅｉｃｒｌａｃｏｎｔｒｏｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｓｔｅｐｓｏｆＣＮＣ
ａｎｄｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｅｎｔｅｐｒｒｉｓｅｉｎｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅ．ＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｉｓｒｅｌａｉｖｔｅｌｙｅｘｐｅｎｓｉｖｅ，ｆｏｒｓｍａｌｌｅｎ —
（ＭｉｎｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈｉｓｈｉＦｕｊｉａｎ３６２７００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｎｏｗａｄａｙｓ，ｏｒｄｉｎａｒｙｌａｔｈｅｔｏｃａｎｎｏｔｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ，ｗｈｅｔｈｅｒｉｎｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，
ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｔｈｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＣＡ６１４０ＣｏｍｍｏｎＬａｔｈｅ
ＬＩＳｈｅｎｇ－Ｗｅｉ
第２６卷第５期
２０１３年９月
机电户品开崖与刨新
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙ＆ＥｌｅｃｔｉｒｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ
Ｖｏ１．２６，ＮＯ．５Ｓｅｐ．，２０１３