CA6410普通车 床 电能 手工操作
振动 噪声 无功热 CA6410数控车床 CA6140车床的数控化改造系统 驱动能 自动运行 灰尘 温度 振动
CA6140车床的数控化改造系统的黑箱示意图 2.2 功能元
功能元是能直接从物理效应和逻辑关系找到可以满足功能要求的最小单位。机电一体化系统设计中常用的基本功能远可以分为：屋里功能元、逻辑功能元、数学功能元。
CA6140功能分析 总功能 能量 动力 加工 动 联接
功能元 电能 电机 齿轮减速 丝杆螺母副 减速 伺服传联轴器 5
支撑 辅助模块
轴承 防护罩 2.3形态学矩阵
在进行方案构思是利用形态学方法建立形态学矩阵，对开拓思路、探求科学的创新方案是有效的。可将系统的功能元与功能元对应的解，分别列为纵坐标和横坐标，形态学矩阵见下表。
分功能 分 1 2 3 4 分功能解 A驱动 B减速 C导向 D传动 交流伺服机 齿轮减速 滑动导轨 齿轮传动 直流伺服机 同步带减速 滚动导轨 滚珠丝杠传动 步进电机 链传动减速 液动机 液体静压导轨 气体静压导轨 齿形带传动 涡轮传动 由形态学矩阵可知，可能组合出方案数为：N=4×3×4×4=192.不同的组合可以得到不同的方案。
2.4总体方案确定
CA6140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。纵向和横向进给采用步进电动机及减速器驱动，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。
由于被改装的机床本身的机械结构不是按数控机床的要求设计的，其精度和刚度等性能指标往往不能满足数控机床的要求，因此将普通机床改造为全功能的数控机床，一味追求先进指标则会得不偿失，所以确定总体方案的原则应当是在
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满足生产需要的前提下，对原机床尽可能减少机械部分的改动量，选择简单易用的数控系统，达到合理的性价比。本次改造设计要求就是根据这一原则提出的。根据设计要求、依据设计参数及机床数控改造的理解，总体方案确定如下：
（1）系统的运动方式与伺服系统的选择
由于改造后的经济型数控机床应具有定位、直线插补、顺、逆圆插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。
（2）.机械传动方式
为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杆，为保证一定的传动精度和平稳度，尽量减少摩擦量力，选用滚珠丝杆螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。
2.5 CA6140车床的设计参数
根据型普通原始数据及数控改造设计要求，确定主要如下： 最大加工直径：
车床身上： 400mm 车床鞍上： 210mm 最大加工长度： 300mm
快进速度： 1.0m/mm 最大切削进给速度： 0.3m/min 直线脉冲当量： 0.01mm/step 脉冲分配方式： 逐点比较法 控制坐标数： 2 机床定位精度： ±0.015 溜板及刀架重力： 600N 自动生降速性能： 有 起动加速时间： 30ms 主电机功率： 7.5Kw
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数控车床改造的总体方案示意图
三 进给伺服系统机械部分的设计和计算
3.1进给系统机械结构改造设计
进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板 刀架等改造的方案不是唯一的。以下是其中的一种方案： 挂轮架系统：全部拆除，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。 进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱总成 丝杠、光杠和操作杠拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠，滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。
溜板箱部分：全部拆除，在原来安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及部分操 作按钮。
横溜板箱部分：将原横溜板的丝杠的、螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杠螺 母副、横向进给步进电机与齿轮减速箱总成安装在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。
刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架总成。
3.2滚珠丝杠螺母副的计算和选型
滚珠丝杠螺母副的设计首先要选择结构类型：确定滚珠循环方式，滚珠丝杠副的预紧方式。结构类型确定之后，再计算和确定其他技术参数，包括：公称直
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