Ⅱ．ca6140車(chē)床的基本參數(shù)
    1.機(jī)械部分的改造設(shè)計(jì)
    ca6140車(chē)床的主軸以及進(jìn)給系統(tǒng)都是由法蘭式電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。普通車(chē)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)部分改造難度大、成本高，且精度提高有限，所以在改造此類(lèi)機(jī)床時(shí)，搖臂鉆床要選那些主軸各方面性能能滿足使用要求的。改造時(shí)，保留原主軸系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。
    進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度及效率也是數(shù)控機(jī)床性能的重要組成部分。原機(jī)床進(jìn)給箱為交換齒輪箱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反向間隙大、傳動(dòng)精度差。在改造過(guò)程中，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠，并裝有減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)可得到所需的減速比并增大驅(qū)動(dòng)力矩。普通車(chē)床原機(jī)床是用滑動(dòng)絲杠，傳動(dòng)誤差大，因此在數(shù)控化改造中將其更換為滾珠絲杠。滾珠絲杠的傳動(dòng)效率高、無(wú)爬行、預(yù)緊后可消除反向間隙、精度高。改造后ca6140車(chē)床的橫向、縱向傳動(dòng)方式為：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一消隙齒輪一滾珠絲杠螺母副一工作臺(tái)的傳動(dòng)方式。ca6140車(chē)床垂直方向的傳動(dòng)方式為：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一圓錐齒輪一滾珠絲杠螺母副一工作臺(tái)。同時(shí)，垂直方向還應(yīng)考慮滾珠絲杠的自鎖，采用超越離合器的自動(dòng)平衡裝置實(shí)現(xiàn)自鎖。
    ca6140車(chē)床的導(dǎo)軌是采用鑄鐵-鑄鐵或鑄鐵—淬火鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌，其靜摩擦因數(shù)大，搖臂鉆床動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相差較大，低速時(shí)易出現(xiàn)爬行，力矩?fù)p失大，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和定位精度。若是將導(dǎo)軌改造成滾動(dòng)導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌，工藝復(fù)雜、費(fèi)用大、周期長(zhǎng)；所以在對(duì)ca6140車(chē)床改造時(shí)采用在普通車(chē)床原導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶的方法。聚四氟乙烯軟帶是以聚四氟乙烯樹(shù)脂為基材與耐磨填充料復(fù)合后，在常溫下用模壓法成型燒結(jié)、車(chē)削和活化處理制得。其特點(diǎn)是摩擦因數(shù)低，抗磨損，靜、動(dòng)摩擦因數(shù)差值小，定位準(zhǔn)確，防振消聲運(yùn)行平穩(wěn)，低能耗，具有耐老化和足夠的力學(xué)性能，對(duì)提高機(jī)械加工精度、延長(zhǎng)導(dǎo)軌副使用壽命也有一定的作用。這種方法比較方便，費(fèi)用低，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相差小，耐磨性和抗咬傷力強(qiáng)，具有良好的自潤(rùn)滑和抗振性，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)無(wú)爬行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。
    2．伺服系統(tǒng)的改造、選型
    ca6140的原調(diào)速方法是靠交換齒輪調(diào)速、人工手動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)伺服調(diào)速。搖臂鉆床改造后需實(shí)現(xiàn)數(shù)控?zé)o級(jí)調(diào)速，必須使用與數(shù)控系統(tǒng)配對(duì)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)進(jìn)給脈沖指令輸入驅(qū)動(dòng)裝置，普通車(chē)床經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在改造過(guò)程中要根據(jù)所選的電動(dòng)機(jī)參數(shù)來(lái)選擇合適的伺服系統(tǒng)。
    在驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置中，直流伺服電動(dòng)機(jī)的價(jià)格昂貴，在普通機(jī)床的數(shù)控化改造中一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用脈沖數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動(dòng)變?yōu)榱悖�能方便地�?shí)現(xiàn)調(diào)速及定位，改變各相繞組的接通次序即可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。在ca6140車(chē)床數(shù)控化改造中，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。
    3．電氣系統(tǒng)的改造、選型
    原機(jī)床的電氣電路比較分散，電氣元件使用時(shí)間也較長(zhǎng)，老化現(xiàn)象嚴(yán)重，故障幾率大，會(huì)影響加工穩(wěn)定性。且改造后需要增加伺服電動(dòng)機(jī)、普通車(chē)床驅(qū)動(dòng)器及數(shù)控系統(tǒng)的電氣連接。
    把機(jī)床中原控制電路拆掉，采用以數(shù)控裝置內(nèi)置PLC為主的現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)，搖臂鉆床用軟件實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以省去大量的控制電器及線路連接。數(shù)控機(jī)床的主軸、冷卻、橫向、縱向、垂直方向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等需系統(tǒng)自動(dòng)控制，為此需設(shè)計(jì)強(qiáng)電控制電路。電器元件可保留使用原機(jī)床中的變壓器、自動(dòng)斷路器等。把所需控制的部件與數(shù)控裝置連接好，拆除原電控箱，原位安裝改造后的電控箱；改造后的元件都裝在電控箱里。
    4．?dāng)?shù)控系統(tǒng)選型
    數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心。它的主要功能是正確識(shí)別和解釋數(shù)控加工程序，對(duì)解釋結(jié)果進(jìn)行各種數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯判斷處理，完成各種輸入、輸出任務(wù)。普通車(chē)床其形式可以是由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置。
    在數(shù)控化改造中，應(yīng)該考慮成本問(wèn)題和舊機(jī)床本身具有的精度局限性，搖臂鉆床所以數(shù)控系統(tǒng)選型方面也要考慮成本問(wèn)題。銑床的數(shù)控化改造屬于經(jīng)濟(jì)型改造，一般選用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。從國(guó)外進(jìn)口的系統(tǒng)，雖然在穩(wěn)定性和加工精度方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但價(jià)格昂貴、成本高。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要的經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)有北京航天數(shù)控公司、華中數(shù)控設(shè)備有限公司、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司等生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，普通車(chē)床它們的數(shù)控系統(tǒng)在性能上可以滿足本設(shè)計(jì)的使用要求，且價(jià)格合理。
    廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GSK 990MA銑床數(shù)控系統(tǒng)為廣州數(shù)控設(shè)備有限公司自主研發(fā)的普及型銑床數(shù)控系統(tǒng)，采用32位高性能的CPU和超大規(guī)模可編程器件FPGA，搖臂鉆床實(shí)時(shí)控制和硬件插補(bǔ)技術(shù)保證了系統(tǒng)微米級(jí)精度下的高效率，可編輯的PLC使邏輯控制功能更加靈活強(qiáng)大。由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，所以選用廣州數(shù)控GSK的數(shù)控系統(tǒng)。