随着我国市场经济的发展,国内、国际市场竞争日益激烈,产品更新更为迅速,中、小批量的生产越来越多。大多数企业的生产机床为普通机床，生产设备陈旧落后，已经不能适应当今多品种、小批量生产要求,数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术, 具有自动加工的基本功能，操作维修方便。
本文主要内容是ca6140普通车床的经济型数控改造，该机床不仅刚度和强度较好。而且在我国的储备量较大。采用数控改造可在其精度和性能方面有所提高，且投资少。可充分利用现有资源。
一、普通ca6140车床的经济型数控改造的机械部分设计
1．总体方案确定
主要技术参数：工件最大回转直径：在床面上为400毫米，在床鞍上为210毫米工件最大长度为1000毫米。
主轴转速范围：正转（24级）为10～1400转，反转（12级）为10～1580转。
进给量范围：纵向分细化、正常、加大，其中细化为0.028～0.054毫米/转，纵向（64种）为正常0.08～1.59毫米/转，加大1.71～6.33毫米/转。
横向（64种）分细化、正常、加大，其中细化0.014～0.027毫米/转，正常0.04～0.79毫米/转，加大0.86～3.16毫米/转。
工件最大长度为1000毫米的机床：外形尺寸（长×宽×高）为2668×1000×1190毫米。
2．普通ca6140车床的经济型数控设计改造
①ca6140车床数控改造方案  本文改造后的结构是一种非常典型卧式车床的数控改造结构，改造时拆除原机床的纵向和横向丝杠光杠、溜板箱、挂轮箱的挂轮、原手动刀架及手柄等部件，用滚珠丝杠替换原有普通丝杠、用电动刀架替换原有的普通刀架，主轴传动部分的改造可视具体需要而定。纵向和横向进给采用步进电动机及减速器驱动，螺纹加工的部分采用主轴脉冲编码器同步检测主轴转速进行螺纹加工控制，机床编程和运动的操作由数控系统面板和机床面板完成。横向步进电动机及减速器装置安装在机床床鞍的后部，纵向的步进电动机减速器装置安装在机床的右端，主轴脉冲编码器安装在挂轮箱内。
②ca6140纵向滚珠丝杠传动改造安装 对普通车床而言，主传动系统及进给系统都是出自主轴电机，而改造后的数控车床，主传动系统与进给系统相互分离，成为两个不相关的系统。
典型的纵向滚珠丝杠的支承形式一般采用一端固定，一端浮动，三点支承的布局。步进电动机及减速器的安装可在任一端。若安装在机床的左侧，应拆除原机床进给箱，在原安装进给箱处安装步进电动机及减速器。在机床右侧安装可保留其进给箱部分，本文是在原丝杠轴承托架处安装了步进电动机及减速器，这样既简单又方便，多数的数控改造均采用这种方法。也可以设计一个专用的轴承支承座，使得结构更加合稳定。在滚珠丝杠的左端可设汁一个专用的轴承支座，采用一个轴套式滑动轴承作为径向支承，在滑动轴承的两侧分别安装一对推力轴承，承受两个向的轴向力。支撑轴与滚珠丝杠通过联轴套联接起来，并南销钉固定。滚珠丝杠的右端通过联轴套与减速器的输出轴联接，减速器固定在丝杠托架上。滚珠丝杠的中间支承为滚珠螺母，螺母支架固定在床鞍上。有许多机床在进行数控改造时，并未设计专用的两端轴承支架，而是采用原有的支承及轴承，仅在原输轴处通过联轴器联接即可，这样既方便又简单，通过实践此疗法适用于一般机床数控改造。
③ca6140横向滚珠丝杠传动改造安装 横向的滚珠丝杠也采用三点支承形式，采用一端固定，一端浮动。保留原横向进给丝杠的轴套式滑动轴承作为径向支承，在滑动轴承的两侧分别安装一对推力轴承i1、l2，承受两个方向的轴向力，并用螺母调整其间隙。
④ ca6140电动刀架的安装 刀架是车床的一个重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，其结构直接影响机床的切削性能和效率。采用常州产的ld4b-ck6140电动刀架。
二、普通ca6140车床的经济型数控改造的数控部分改造
1. 数控系统的安装、调试
在操作过程中，必须严格按照系统的安装、调试手册进行，以确保人身安全，保护产品和连接设备不受损坏。采用德国西门子公司开发的sinumerik 802s line数控系统。
2.数控系统的安装
①控制系统的安装sinumerik 802s line采用高度集成一体化结构，可独立于其他部件进行安装和拆卸。在安装之前，断开系统电源。首先将系统及面板固定在机床安装架上，然后使用8个ml6的安装螺钉固定。
②控制系统的连接 数控系统与各部件由专用电缆进行连接。在进行连接的过程中，必须使用屏蔽电缆。在系统的一侧，电缆内屏蔽必须与插头壳体相连，但为了使模拟量的指令信号免受低频信号的干扰，驱动一侧的屏蔽不要接地!应尽可能地选用系统提供的信号电缆，以达到最佳的抗干扰性能。
③步进驱动的安装：首先拧紧上部紧固螺钉，然后把模块挂在上部托架的卡箍，旋紧下部紧固螺钉，然后再拧紧上部紧固螺钉。为了保证驱动模块的散热需要，在安装时必须使模块的上、下部以及左右之间留下至少10om的间距。驱动模块可以相互直接安装在一起，但要求使用风扇进行冷却。在驱动模块的下面应尽可能避免安置强热量设备。
④步进驱动的连接：电缆正确连接完毕后，通过dil开关设定与电动机型号相对应的电流。
3. 数控系统的调试
在机械与电气安装完成之后，经过通电运行步骤后即可进行数控系统的开机调试。
①检查cnc系统的引导情况住系统通电之前。应仔细检查机械结构安装是否正确，电路连接足否可靠，电源连线是否正确，屏蔽和接地线是否连接，发现问题，立即排除；
②进行plc调试plc是用于对机床开关量进行控制的可编程序控制器。
③设置技术参数在系统引导成功之后，将系统自带的车床控制系统标准机床数据传人控制系统。
④设置通用机床数据 在cnc系统上电和基本设置完成之后，即可进行初始化调试，设置相应机床数据。
⑤坐标轴调试cnc系统带三个步进电动机进给轴( 轴、y轴和z轴)，其中 x轴和z轴用于车床系统(可以改变技术配置设定为铣床)，y轴可作为附加轴使用。在调试时，可以通过机床参数的设置，使给定值输出和编码器输入在模拟和驱动之间进行转换。
⑥主轴调试主轴功能是整个坐标轴功能的一个部分，因此在主轴调试时也必须同样输入机床数据。
⑦串行调试当一台机床调试完成后，可以通过串行电缆将已经调试好的系统中所有的数据传到另一台机床的系统中；也可以将备份的试车数据通过计算机传送到另一台机床的系统中。
⑧调试完成，数据保护 在系统调试结束后，用户需将保护级2的缺省级密码设定为自己的密码，进行保护级复位和内部数据保护。
4.整机运行
全部安装调试完成后，需要长时间自动运行，以暴露改造机床存在的缺陷。国家准gb9061-1988中规定，数控车床是16h，加工中心是32h，在这个时间中，要求机床要连续运行，中途不能停机，不能出现故障。在实际工作中，改造的机床可以适当降低这一标准，考机时间选8h，但应该坚持这一步骤过程。
5.检查验收
机床数控改造运行完成后，检查验收是一项十分复杂的工作。在验收的时候，一般是依据原机床提供验收标准和验收方法。改造后的机床由于采用精密的滚珠丝杠作为传动部件，其控制精度一般高于原机床。所以，在实际验收中，主要是通过试切工件，对加工_丁件进行检验，工件合格才算是真正合格了。同时还要再次按各项几何精度要求进行检验验收。
 西山煤电集团公司机电总厂古交分厂  荣永忠