CA6140和CJK6140组成，普通机床和经济型数控机床

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摘要: -种微型机床总体尺寸为150×100 mm(明信片大小)现在发展起来。它在切割黄铜制品的实验中表现出良好的性能。根据所给工件的大小，误差函数，这些影响切削性能的方面来确定机床的大校受计算方法和简单的尺寸的影响的误差函数的提出是为审查通过-些计算结果。
关键词：微型工厂 ，机床，车床，机械设计，尺寸效应
1.1课题背景
1946年诞生了世界上第-台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基矗6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第-台数控机床。
我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3%↑10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6%。我国机床役龄10年以上的占60%以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20%，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60%以上）∩见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备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-个企业的产品、市尝效益，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。
在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。
1.2机床改造的内容及意义
1.2.1研究意义
企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、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，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。
普通车床经过多次大修后，其零部件相互连接尺寸变化较大，主要传动零件几经更换和调整，故障率仍然较高，采用传统的修理方案很难达到大修验收标准，而且费用较高。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。
数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，-方面是全功能、高性能；另-方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反历构，系统的定位精度-般可达±0.01至0.02mm，已能满足CW6140车床改造后加工零件的精度要求。
1.2.2主要研究内容及技术路线
(1)纵向和横向滚珠丝杠的选型及校核。
(2)纵向和横向步进电机的选择。
(3)主轴交流伺服电机的选择与校核。
(4)其他元件的选择。
1.3 机床的经济型数控化改造主要解决的问题
(1) 恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复。
(2) NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床。
(3) 翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重 新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新。
(4) 技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

第二章 总体改造方案

首先是数控系统的选择。本设计方案数控系统选用外购的成套产品。由于本人水平有限，做不出数控系统，只能选用成套的数控系统；再者，成套的数控系统功能要比自己搭建的功能丰富。这里选用广州数控的928TB数控系统。
进给传动的作用是接受数控系统的指令，驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动，加工出符合要求的零件，对进给传动的要求是高精度、高速度。改造中我们采用广州数控的928TB数控系统，其带有X、Z轴控制功能，其采用步进电机开环驱动系统实现X、Z轴运动控制，这样结构简单，安装调试和维修都非常方便。电机有数控系统直接控制，不需要另外的步进电机控制系统。
加装主轴脉冲发生器，以实现切削螺纹功能。脉冲发生器与主轴用同步带连接。
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旧能利用原固定和支承方式。
横向进给机构改造中，步进电机、齿轮箱体安装在中拖板的后侧。纵、横向进给机构都采用了-级齿轮减速，并用双片齿轮错齿法消除间隙，双片齿轮间没有加弹簧自动消除间隙，因为弹簧的弹力很难适应负载的变化情况。当负载较大时，弹簧弹力显得小，起不到自动消除间隙的作用；当负载较小时，弹簧弹力又显得大，则加速齿轮的磨损。为此采用人工定期调整螺钉紧固的办法来消除间隙。
拆除原刀架和小拖板，换上数控可转位刀架。数控系统自带刀架控制器。
数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。根据 ISO841 标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。数控车床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，刀具远离工件方向为正向。
CA6140 车床的坐标原点定在卡盘基座与主轴中心的交点上，数控系统是通过检测参考点的具体位置来确定机床坐标系的，选用两个接近开关X轴方向和Z轴方向各安装在-个机床上，用于建立参考点，当移动刀架两个都有信号输出时，刀架的当前位置就为参考点R，测量XR和ZR，并将它写入机床数据库，即可在数控系统中建立坐标系。
在实习过程中，认真观察了CA6140和CJK1640机床，感性的认识机床的各部分组成，重点观察了两种机床的进给传动系统，比较了两种传动系统的不同，CA6140的进给传动是由滑动丝杠传动，CJK1640属于经济型数控车床，它的进给运动是由滚珠丝杠传动。
滚珠丝杠副具有与滚动轴承相似的特征。与滑动丝杠副或液压缸传动相比，有以下主要特点：
传动效率高:滚珠丝杠的传动效率可达85%98%，为滑动丝杠副的24倍，由于滚珠丝杠副的传动效率高，对机械小型化，减少启动后的颤动和滞后时间以及节约能源等方面，都具有重要意义。
运动平稳:滚珠丝杠副在工作过程中摩擦阻力小，灵敏度高，而且摩擦系数几乎与运动速度无关，启动摩擦力矩与运动时的摩擦力矩的差别很校所以滚珠丝杠副运动平稳，启动时无颤动，低速时无爬行。
传动可逆性:与滑动丝杠副相比，滚动丝杠副突出的特点是具有运动的可逆性。正逆传动的效率几乎可高达98%。滚珠丝杠副具有运动的可逆性，但是没有象滑动丝杠副那样运动具有自锁性:因此，在某些机构中，特别是垂直升降机构中使用滚珠丝杠副时，必须设置防止逆转的装置。
可以预紧:通过对螺母施加预紧力能消除滚珠丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度，但摩擦力矩却增加不大。
定位精度和重复定位精度高:由于滚珠丝杠副具有传动效率高，运动平稳，可以预紧等特点，所以滚珠丝杠副在工作过程中温升较小，无爬行。并可消除轴向间隙和对丝杠进行预紧拉伸以补偿热膨胀，能获得较高的定位精度和重复定位精度。
同步性好:用几套相同的滚珠丝杠副同时驱动相同的部件和装置时，由于反应灵敏，无阻滞，无滑移，其启动的同时性，运行中的速度和位移等，都具有准确的-致性，这就是所谓同步性好。
使用寿命长:滚珠丝杠和螺母的材料均为合金钢，螺纹滚道经过热处理，并淬硬至HRC58-62，经磨削达到所需的精度和表面粗糙度。实践证明，滚珠丝杠副的使用寿命比普通滑动丝杠副高56倍。
使用可靠，润滑简单，维修方便:与液压传动相比，滚珠丝杠副在正常使用条件下故障率低，维修保养也极为方便；通常只需进行-般的润滑与防尘。在特殊使用诚，如核反应堆中的滚珠丝杠副，可在无润滑状态下正常工作。
CJK1640车床使用数控刀架，可以自动换刀，事先对好刀，以后使用就不需要调整。刀具磨损后可以修改相应参数，不需对刀具安装位置进行调整。与CA6140相比大大提高了生产效率。
CJK1640与CA6140的主轴变速系统原理-样，都是采用齿轮变速，要对主轴速度进行调整必须先停机。这样就影响了生产效率。我感觉应该改进。
CJK1640车床使用的是步进电机驱动的开环控制系统。系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称该之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。
CJK1640车床床身比较紧凑，而且床身有防护罩，防止铁屑飞出，比较安全。