自动车床要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,它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。目前,采用先进的自动车床,已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的自动车床是提高数控化率的主要途径,而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成自动车床也是提高机床数控化率的一条有效途径。,对CA6140车床进行了数控化改造。

　　6140自动车床数控化改造设计时,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) 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) 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数控系统。

一、自动车床的数控改造

1、自动车床工作原理及组成

1）自动车床工作原理：自动车床加工零件时，首先应编制零件的加工程序，这是自动车床的工作指令。将加工程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变化、起停，进给运动的方向、速度和位移量以及其它如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑的开、关等动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格的按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合要求的零件。

2）自动车床的组成：自动车床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成。

2、设计内容及任务

　　自动车床6140的数控改造设计内容包括：总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算（包括纵向、横向进给系统的设计与计算）、主运动自动变速原理及改造后的机床传动系统图的设计、机床调速电动机控制电路的设计、电磁离合器的设计计算。。本设计任务是对C6140卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数控化控制。利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，并要达到纵向最小运动单位为0.01 /脉冲，横向最小运动单位0.005 /脉冲，主运动要实现自动变速，刀架要改造成自动控制的自动转位刀架，要能自动的切削螺纹。

3、数控部分的设计改造

1）数控系统运动方式的确定

　　数控系统按其运动轨迹可分为：点位控制系统、连续控制系统。点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。连续控制系统能对两个或两个以上坐标方向的位移进行严格的不间断的控制。由于C6140车床要加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用连续控制系统。

2）伺服进给系统的设计改造

　　自动车床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。闭环控制方案的优点是可以达到和好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响。但他结构复杂、技术难度大、调式和维修困难、造价高。半闭环控制系统由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以步进电动机驱动的开环控制系统。但是，采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。开环控制系统中没有位置控制器及反馈线路，因此开环系统的精度较差，但其结构简单，易于调整，所以常用于精度要求不高的场合。经过上序比较，由于所改造的C618车床的目标加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。

3）数控系统的硬件电路设计

　　数控系统都是由硬件和软件两部分组成，硬件是控制系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。

　　数控装置的设计方案通常有：可以全部自己设计制作，可以采用单板机或STD模块或工控机改制，可以选用现成的数控装置作少量的适应化改动

　　在普通机床的经济型数控改造中，由于第一种设计周期较长且不经济，同时质量也难于保证。第二种则更加不经济。所以不课程设计将采取第三钟方案。

4、机械改造部分的设计

1）主传动部分的改造设计

　　将原自动车床的主轴电动机换成变频调速电动机，无级调速部分由变频器控制。将原机床的主轴手动变速换成有电磁离合器控制的主轴变速机构。改造后使其主运动和进给运动分离，主轴电动机的作用只是带动主轴旋转。

2）进给机构的改造

　　将原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除。纵向、横向进给以步进电动机作为驱动元件经一级齿轮减速后，由滚珠丝杠传动。

3）其它部件的改造

　　刀架部分：拆除原手动刀架和小拖板，安装由微机控制的四工位电动机刀架，该刀架具有重复定位精度高、刚性好、使用寿命长、工艺性好等优点。