CA6140 普通车床数控化改造
DF3A系列三相反应式,DY3B系列三相混合式,DA98系列交流伺服 刀架控制器：GSK PB 外形尺寸 装配形式
420mmX320mmX136mm 标准面板、大面板、箱式 一体化下出线，一体化后出线 改造前CA6140普通机床的一些技术参数见下表。
CA6140主要技术参数
最大工件长度 最大车削长度 床身上最大工件回转直径 刀架上最大工件回转直径 主轴正转时转速的种数 主轴正转时转速范围 主轴反转时转速的种数 主轴反转时转速范围 主轴孔径 床鞍刀架的纵向及横向进给量的总数 主轴每转刀架的纵向标准进给量范围 主轴每转刀架的纵向细进给量范围 主轴每转刀架的纵向粗进给量范围 主轴每转刀架的横向标准进给量范围 主轴每转刀架的横向细进给量范围 主轴每转刀架的横向粗进给量范围 床鞍刀架的快速移动速度 公制螺纹种数 英制螺纹种数 模数螺纹种数 径节螺纹种数 2000mm 1900mm 400mm 210mm 24种 10—1400r/min 12种 14—1580r/min 48mm 64种 0.08—1.59mm/r 0.028—0.054mm/r 1.71—6.33mm/r 0.04—0.79mm/r 0.014—0.027mm/r 0.86—3.16mm/r 4M/min 44种 20种 39种 37种 2009机电一体化技术（3）班
13
CA6140 普通车床数控化改造
刀杆截面尺寸 刀架回转角度 纵向进给最小刻度(精度) 横向进给最小刻度(精度) 机床的重量 机床的长度 机床的宽度 机床的高度
*注：对照CA6140普通车床的技术参数及广州数控公司的GSK980TD数控系统的技术参数，证明GSK980TD数控系统能满足对CA6140的控制、满足本课题改造的要求，此外再考虑系统稳定性，系统性价比及维护方便性等，本课题选用广州数控公司的GSK980TD数控系统。
2、滚珠丝杠的选型及计算
25mmX25mm ±90° 0.01mm 0.005mm 2570kg 3668mm 1000mm 1267mm 1）设计参数 拖板及刀架的重力 定位精度 主电动机功率 启动加速时间 X轴快速移动速度 Z轴快速移动速度 X轴工作进给速度 Z轴工作进给速度 X轴滚珠丝杠的直径/螺距 Z轴滚珠丝杠的直径/螺距 主轴转速范围 X轴电机转矩 Z轴电机转矩 1000N ±0.015mm 7500W 30ms 3.8m/min 7.6m/min 6—200mm/min 12—400mm/min φ20/4mm φ40/6mm 200—2000r/min 6Nm（经验值） 8Nm（经验值） 2009机电一体化技术（3）班
14
CA6140 普通车床数控化改造
2）滚珠丝杠的选型方案
根据下表对滚珠丝杠进行初步选型：
1.螺纹滚道型面的选择，要求经济、易调试、稳定，选用双圆弧型面。 2.滚珠循环方式：内循环方式、外循环方式。外循环方式结构简单、工艺性好、经济实用，适用于重载荷传动、高速驱动及精密定位系统，在目前使用广泛。本课题拟选用外循环方式。
3.轴向间隙的调整和预紧力的选择，要求经济可靠、易拆装、刚度高。选用双螺母垫片式预紧，结构简单、拆卸方便、刚度高。
滚珠丝杠的预紧方式
预 特 紧 点 代号 滚珠螺母 受力方式 单螺母预紧 增大钢 变位导程 球直径 B Z 拉伸式（ΔL） 压缩式（ΔL） — 预紧方式 双螺母预紧 垫片式 D 拉伸式 压缩式 齿差式 C 拉伸式 螺帽式 L 拉伸式（外） 压缩式（内） 结构特点 调整方法 适用场合 备注 结构简单，结构紧凑，结构简单、尺寸最紧结构简单，可精密微紧凑，制造结构紧凑，凑，避免了刚性好，预调，预紧可方便，只需调整方便，双螺母形位紧可靠，不靠，调整方筛选钢球制造简单 误差对于紧易松弛 便，不会松配置 力矩的影响 弛 重新预紧时，脱开差旋转预紧螺改变垫片的卸下滚珠螺母精确检测齿圈，并相帽是双螺母厚度尺寸，原装钢球的尺寸，按预紧对于螺母上产生相对轴使双重螺母力的要求，重新换装大于的齿在圆周向位移，预重新获得所若干μm的钢球 上错位若干紧后需锁紧需的预紧力 齿，然后再螺帽 复位 对预紧力要一次预紧，高刚度、重对预紧力要需要准确预求不大的中长期使用载荷定位型求不严，适紧的精密定等载荷，又无需调整，丝杠，调整合随时可调位型丝杠，无需调整的适用于中方便的最佳整的传动型调整方便 最佳选择 等载荷 选择 丝杠 制造较难使当预紧力使用中不便制造复杂，不能定量微用中不变随大时，装配随时调整预成本高，与调，螺母轴2009机电一体化技术（3）班
15
CA6140 普通车床数控化改造
时调整 困难，使用紧力，装配主机装配后中不宜调时需要配磨调整不方便 整 匹配 向尺寸长 3） 纵向机械传动部分的数控化改造和设计计算 1.切削力的计算。
由《机床设计手册》可知，切削功率：
?c??????
（1）
式中 P—主轴电动机功率，P＝7.5 KW
η—主传动系统总效率，一般为0.75—0.85，取η K—进给系统功率系数，取K＝0.96 则
＝0.80
PC＝7.530.8030.96 KW＝5.76 KW
切削功率应按在各种加工情况下经常遇到的最大切削力和最大切削转速来计算，即切削功率的另一种表示方法为： ?C?FZ?? 3?1O （2）
6O 式中 P—主轴电动机功率，P＝7.5 KW FZ—主切削力（N） ν
—切削速度（m/min）
＝100 m/min,则主切削力：
36O?5?76?1O1OO按最大切削速度计算，取ν
FZ?6OPC ? 3?1O =?=3456?
由《机床设计手册》可知，在外圆车削时：
FX＝（0.1—0.55）FZ （3） FY＝（0.15—0.65）FZ （4）
取纵向切削分力FX＝0.5FZ ，横向切削分力FY＝0.6FZ ，得：
2009机电一体化技术（3）班
16