基于GSK980TDB数控系统的CA6140普通车床数控改造

　　金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，他是制造机器的机器，所以又被称为“工作母机”或“工具机”。

　　机床的母机属性决定了它在国民经济中的地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。可见，机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。因此普通车床的数控化改造对提高设备的自动化程度及经济效益具有实际意义。

1 CA61 4O普通车床数控改造的总体方案

　　通过对原CA6140普通车床结构特点分析，根据改造后车床主要用于对中小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工要求，设计出一套较低成本、高性能的数控化改造方案：

　　(1)进给系统改造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 横向驱动电机安装在床鞍的后部(相对操作者)，纵向驱动电机安装在机床的左端位置。

　　(2)主轴系统改造采用变频电机驱动，简化原主轴箱内部结构，采用两级减速，满足主轴高刚性和大扭矩要求；为了使改造后的车床能够加工螺纹，需要在挂轮箱内加装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速的同步检测。

　　(3)刀架的改造拆除原手动刀架，在小拖板上安装数控转位刀架，选用常州生产的LDB4型电动刀架。

　　(4)数控系统选型设计根据改造功能要求和精度要求，选择半闭环控制方式，采用GSK980TDB数控系统：采用广州数控公司的980系列伺服放大器和980系列伺服电机。

2 纵向进给系统滚珠丝杠和电机计算与选型

　　工作台重量600N，行程650mill，滑动导轨动摩擦系数μ= 0.1，静摩擦系数μ=0.2，Z轴快速进给速度v_max=12m／min，工作寿命20000h。

　　(1)初选滚珠丝杠的导程

　　(2)确定当量转速和当量载荷

　　①确定当量转速

　　根据对数控车床工作状况调查，机床工作在强力切削方式下时间百分比约为10％，进给速度约为0.3m／min，在一般切削方式下时间百分比约为60％，进给速度约为0.4m／min；在精切削方式下时间百分比约为20％ ，进给速度约为1m／min；在快速进给方式下时间百分比约为10％，进给速度为12m/min。

　　② 确定当量载荷

　　当负荷与转速接近正比变化时，当量载荷可采用下列公式近似计算：

F_min=（2F_max+F_min）/3

　　丝杠的最小工作载荷F_min是指机器空载时滚珠丝杠副的传动力。丝杠的最大工作载荷F_max是机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动力，包括机床切削时在滚珠丝杠轴向的分力与导轨摩擦力。

　　从滚珠丝杠尺寸系列表(或产品样本)中找出额定动载荷C_A略大于当量动载荷C_m，同时考虑刚度要求，初选滚珠丝杠副的型号及有关参数。根据机床结构和工作要求从初选的几个型号中挑选比较合适的公称直径、导程、负荷滚珠列数和滚珠圈数，CDM 3206.3.5.P4外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型滚珠丝杠副的额定动载荷为16500N可满足要求，精度等级选为4级。