- 数控机床简介
2.1数控车床
机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。 普通机床经经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。 数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。 数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。要学好数控车床理论和操作，就必须勤学苦练，从机械制图，普通车床的工艺和操作等方面打好基础。 因此，必须首先具有普通车工工艺学知识然后才能从掌握人工控制转移到数字控制方面来，另一方面，若没有学好有关数学、电工学、公差与配合及机械制造等内容，要学好数控原理和程序编制等，也会感到十分困难。熟悉零件工艺要求，正确处理工艺问题。
2.2数控车床的分类
数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、进给系统压系统、冷却和润滑系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。
数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。
2.2.1 按车床主轴位置分类(1)立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。
(2)卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。
2.2.2 按加工零件的基本类型分类(1)卡盘式数控车床 这类车床没有尾座，适合车削盘类(含短轴类)零件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。
(2)顶尖式数控车床 这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。
4．原CA6140普通车床的数控化改造
4.1 CA6140普通车床基本结构和技术参数简介
4.1.1 CA6140普通车床的主要结构部件
主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。
进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。
丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。
溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。
刀架、尾架和床身。
4.6机械改装设计
4.6.1 X轴机械改装设计
未改装前的X向机械结构图如下：
横向进给机构改造。保留原手动机构，用于调整操作，原有的支撑结构也保留，步进电机、齿轮箱体安装在中拖板的后侧。
采用了一级齿轮减速，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。
刀架的改造。拆除原刀架和小拖板，换上数控刀架。
横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩，以保持防尘和机床整体美观。
将CA6140车床原有的横向丝杠通过钳工打磨，使他的直径等于联轴器的内径。同样打磨伺服电动机的主轴，使其的主轴直径等于联轴器的内径。然后把这3个部件装配起来，并使用2个销钉，在两端并且互相垂直90度的方式把联轴器连接起来。达到稳固安装的效果。
改造后的X向机械效果图如下：
4.6.4.1主轴脉冲发生器的安装
主轴脉冲发生器的安装，通常采用两种方式，一是同轴安装，二是异轴安装。
脉冲编码器可直接安装在主轴的后方，如图，与主轴同轴安装的方式结构简单，缺点是安装后对穿出车床主轴孔的零件不能加工。
脉冲编码器也可以安装在床头箱内或床头箱的后端上，并通过一对传动比为1：1的齿轮或同步齿形带与主轴联系起来。工作时，脉冲编码器与主轴同步旋转，数控装置控制进给步进电动机准确地配合主轴的旋转而产生进给运动。保证主轴每转一圈，螺纹车刀就移动一个螺纹导程，同时还保证每次走刀都在工件的同一点切入，不会乱扣。这种异轴安装比同轴麻烦，需配一对同步平带轮及同步平带，但却避免了同轴安装的缺点。能够加工主轴孔零件。
所以在这次CA6140数控化改造中我采用异轴安装主轴脉冲发生器。
如下是异轴安装主轴脉冲发生器的示意图：
