CA6140车床数控改造中机械装置设计技巧
导语：介绍了普通车床数控改造中机械装置的几个独特设计，使得数控车床纵向进给系统结构更简单。
介绍了普通车床数控改造中机械装置的几个独特设计，使得数控车床纵向进给系统结构更简单、性能更可靠、装拆更方便。 普通机床的数控改造对提高现有机床设备的利用率，提高零件加工精度和生产效率具有重要的现实意义。 车床数控改造的总体原则是在满足使用要求的前提下，对原机床的改动尽可能减少，以降低成本。改造过程中，为了充分发挥改造后数控系统的技术性能，保证改造后车床在系统控制下有较高的重复定位精度，减少低速爬行，并使其外型美观，性能稳定，机械装置的合理改造就显得异常重要。其中进给系统的改造又是整个机械装置改造的关键。一般进给系统改造方案是：用步进电机作为驱动元件，解除原传动系统，通过一级减速齿轮和滚珠丝杠螺母副带动工作台移动，保留手动进给机构用于微进给和机床刀具的对零操作。在沈阳CA6140车床的改造中，对其纵向进给系统机械部分采用了一些独特的设计，经用户使用反映良好。现将设计中的一些技巧简介如下。 1 纵向进给系统改造设计 1.1 丝杠后支承采用双列向心球面球轴承 后支承采用可自动调心的双列向心球面球轴承，如图1所示。双列向心球面球轴承不仅可承受径向载荷和轴向载荷，更重要的是能消除由于安装误差、导轨直线误差、加工过程中的切削变形而引起的轴和轴承之间的干涉，自动调节其相对位置，保证丝杠的回转精度和位置精度。 [align=center]
图1 双列向心球面球轴承[/align] 1.2 采用波形弹簧垫圈消除齿轮间隙 车床的数控改造中，通常在传动装置上采用一级减速齿轮来提高扭矩和传动精度，而齿轮间隙会在系统每次变向之后使运动滞后于指令信号，即形成反向间隙，对加工精度产生影响。一般采用轴向压簧错齿结构，通过弹簧调节来消除间隙，尽管齿侧间隙可以自动补偿，但轴向尺寸大，结构不够紧凑。在改造中曾经采用过橡胶弹簧，但其力学性能比较复杂，大多数情况下载荷与变形的关系为非线性，而且耐高温和耐油性比钢弹簧差，容易老化。因此采用了波形弹簧垫圈消隙，如图2所示，既可以自动补偿间隙，又具有紧凑的结构。 [align=center]
图2 双片薄齿轮错齿消隙结构[/align] 1.3 传动轴与滚动丝杠的联轴器采用长联轴套 为减小联轴器的径向尺寸和转动惯量，采用了套筒式联轴器；同时为保证被联接的两轴之间的同轴度和接触面积，联轴套的长度取120mm，约为弹性柱销联轴器的1.5倍。轴颈与轴套间用2个相互垂直的圆锥销定位锁紧，保证连接刚度，如图3所示。 
1.4 公差与配合的选用 1.4.1 轴套与轴颈间采用H7/k6 采用这种配合，在装配时有少许过盈，以保证其精密定位和连接刚度，消除了配合件之间的振动。当使用一段时期后，需更换轴承或进行导轨修磨而拆卸时，又能方便将轴颈从轴套中取出。 1.4.2 与轴承配合的轴颈采用js6 因为轴承是标准件，轴的公差采用js6与轴承过渡配合，平均间隙较小，并允许略有过盈，以保证其刚度要求，又能方便轴承的装卸。 1.4.3 滚珠螺母与螺母座之间采用H7/h6 由于滚珠螺母与螺母座之间靠平键传递扭矩，故采用H7/h6配合，这样装配件之间有较小的间隙，可保证零件自由装拆，而工作时又能相对静止不动。 2 改造效果 CA6140数控改造后，纵向进给定位准确，性能参数稳定，显著提高了零件的加工精度和生产效率。针对我国大部分企业数控机床少，普通机床多的实际状况，其成功改造经验值得参考。
图1 双列向心球面球轴承[/align] 1.2 采用波形弹簧垫圈消除齿轮间隙 车床的数控改造中，通常在传动装置上采用一级减速齿轮来提高扭矩和传动精度，而齿轮间隙会在系统每次变向之后使运动滞后于指令信号，即形成反向间隙，对加工精度产生影响。一般采用轴向压簧错齿结构，通过弹簧调节来消除间隙，尽管齿侧间隙可以自动补偿，但轴向尺寸大，结构不够紧凑。在改造中曾经采用过橡胶弹簧，但其力学性能比较复杂，大多数情况下载荷与变形的关系为非线性，而且耐高温和耐油性比钢弹簧差，容易老化。因此采用了波形弹簧垫圈消隙，如图2所示，既可以自动补偿间隙，又具有紧凑的结构。 [align=center] 图2 双片薄齿轮错齿消隙结构[/align] 1.3 传动轴与滚动丝杠的联轴器采用长联轴套 为减小联轴器的径向尺寸和转动惯量，采用了套筒式联轴器；同时为保证被联接的两轴之间的同轴度和接触面积，联轴套的长度取120mm，约为弹性柱销联轴器的1.5倍。轴颈与轴套间用2个相互垂直的圆锥销定位锁紧，保证连接刚度，如图3所示。
