吳金光 盛健

摘 要：型號(hào)為e-CA6140的電子車床是在成熟的CA6140普通車床基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，構(gòu)建的一種結(jié)構(gòu)可靠、操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。e-CA6140適合高效、大批量加工各種軸、盤類零件內(nèi)外圓柱表面、錐面、螺紋、鉆孔、鉸孔及曲線回轉(zhuǎn)體，是一種低價(jià)位、實(shí)用型、高可靠性的數(shù)控車床，在這個(gè)基礎(chǔ)上采用機(jī)床主軸變頻技術(shù)，使主軸轉(zhuǎn)速在磨床要求的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，更換刀塔為可調(diào)角度的磨頭裝置，增加砂輪修整裝置，利用機(jī)床的數(shù)控裝系統(tǒng)調(diào)整磨頭進(jìn)給和主軸轉(zhuǎn)速加磨頭角度調(diào)整，從而獲得我們需要的各種螺紋。

關(guān)鍵詞：車床；螺紋磨床；改造

一、改造可行性分析及方案

加工精度受機(jī)床的行程范圍、主軸和尾軸中心線（回轉(zhuǎn)半徑）、床身導(dǎo)軌寬度、主軸及磨頭電機(jī)功率，X與Z軸重復(fù)定位精度、機(jī)床剛性、機(jī)床精度的限制。從e-CA6140的電子數(shù)控型車床的結(jié)構(gòu)看，其行程范圍、機(jī)床剛性、電機(jī)功率等可以滿足要求。而磨頭中心高設(shè)計(jì)時(shí)要與主軸中心線的高度相符，床身導(dǎo)軌（包括中拖）可做貼塑處理提高導(dǎo)軌的使用壽命。 e-CA6140的電子車床主軸徑向跳動(dòng)0.006-0.012/300mm左右，軸向竄動(dòng)為0.003mm左右，尾座中心高0.04mm左右，螺紋磨床的主軸徑向跳動(dòng)0.005-0.012/300mm，軸向竄動(dòng)為0.002mm左右，尾座中心高0.03mm左右，機(jī)床X、Z軸驅(qū)動(dòng)為三相六拍的步進(jìn)電機(jī)，機(jī)床采用開環(huán)控制系統(tǒng)。由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠，進(jìn)而帶動(dòng)磨頭（刀架）運(yùn)動(dòng)。X/Z軸重復(fù)定位精度 mm 0.012/0.016mm，完全可以滿足螺紋加工工藝的精度要求。

原刀架改造成磨頭部分，拆卸原設(shè)備的方刀架，以中托板上的T型導(dǎo)軌為定位面，安裝磨頭及電機(jī)，重新設(shè)計(jì)制作底板，磨頭，修砂輪用的修整器；增加設(shè)計(jì)電氣部分，包括變頻器及開關(guān)等配件，

二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

e-CA6140電子車床采用水平床身，導(dǎo)軌采用山形一平面組合導(dǎo)軌形式并中頻淬火，淬硬層達(dá)3mm，硬度達(dá)HRC52。

主軸軸承采用國(guó)產(chǎn)精密主軸軸承：主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)考慮到最小熱變形，采取散熱措施及相應(yīng)的減少主軸熱變形的措施，經(jīng)精心裝配，主軸具有溫升低，熱變形小，精度高的特點(diǎn)，使主軸長(zhǎng)期工作時(shí)能保持主軸軸線的相對(duì)穩(wěn)定。

橫向進(jìn)給，縱向進(jìn)給均采用交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠直聯(lián)方式：滾珠絲杠支承形式采用一端固定一端支承的形式。

立式四工位數(shù)控電動(dòng)刀架。每工位所用時(shí)間為3-3.5秒。重復(fù)定位精度高達(dá)0.008mm。同時(shí)在設(shè)計(jì)制造中采用高精度大直徑齒盤分度定位，具有剛性好，重切削時(shí)變形小等優(yōu)點(diǎn)。

機(jī)床卡盤采用手動(dòng)卡盤，配置手動(dòng)尾座。

床頭箱采用箱外獨(dú)立油泵潤(rùn)滑，導(dǎo)軌和滾珠絲杠采用電子泵潤(rùn)滑系統(tǒng)，周期定量自動(dòng)供油，方便，可靠，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)，手動(dòng)控制潤(rùn)滑。

機(jī)床為半封閉防護(hù)，排屑方便，流暢。冷卻箱與主機(jī)分離，冷卻泵的流量大，揚(yáng)程高，工件和刀具都得到充分冷卻，保證工件的加工精度，提高刀具的使用壽命。

機(jī)床系統(tǒng)為GSK928TE數(shù)控系統(tǒng)（廣州數(shù)控）。

CRT箱安裝在防護(hù)門上，可縱向移動(dòng)，便于操作者操作。

三、技術(shù)參數(shù)

項(xiàng)目 單位 規(guī)格

床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm Φ400

最大工件長(zhǎng)度（二頂尖間距離） mm 920

最大車削長(zhǎng)度（最大加工長(zhǎng)度） mm 920

滑板上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm 210

主軸端部形式及代號(hào) - A1-6

主軸前端錐孔錐度 莫氏 莫氏6號(hào)

主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) - 24級(jí)

主軸轉(zhuǎn)速范圍 r/min 11-1600

刀架形式 - 立式四工位電動(dòng)刀架

刀方尺寸 mm 25×25

床尾主軸直徑（尾座套筒直徑） mm 75

床尾主軸孔錐度（尾座套筒錐孔錐度） - 莫氏5號(hào)

X軸行程 mm 210

Z軸行程 mm 920

X軸快移速度 m/min 4

Z軸快移速度 m/min 8

X/Z軸定位精度 mm 0.03/0.04

X/Z軸重復(fù)定位精度 mm 0.012/0.016

X軸最小設(shè)定單位 mm 0.001

Z軸最小設(shè)定單位 mm 0.001

中心高 mm 距地面1085

主電機(jī)功率 kW Y132M-4左 7.5

機(jī)床重量 kg -

機(jī)床輪廓尺寸（長(zhǎng)×寬×高） mm 2640×1714×1630

機(jī)床包裝尺寸（長(zhǎng)×寬×高） mm -

加工精度 - IT7

（車削）工件表面粗糙度 μm Ra1.6 [2]

四、改造實(shí)施

1. 對(duì)機(jī)床幾個(gè)工作部位的改進(jìn)：

首先拆下機(jī)床的刀架機(jī)構(gòu)，將其固定在另一段使用，這樣可以不破壞機(jī)床的原有結(jié)構(gòu)，然后設(shè)計(jì)一套磨頭機(jī)構(gòu)（可調(diào)升角），配合適機(jī)床主軸電機(jī)的變頻器，使主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)3-1600轉(zhuǎn)/分。磨頭砂輪轉(zhuǎn)速根據(jù)用戶要求按砂輪速度V確定，根據(jù)公式：n1R1=n2R2得出磨頭電機(jī)皮帶轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速，并確定電機(jī)功率。螺紋升角按公式：tgα=h/x計(jì)算出并搬轉(zhuǎn)到位。沖液系統(tǒng)采用雙沖頭，過(guò)濾循環(huán)水箱。砂輪修整器采用電機(jī)和減速機(jī)總成，輸出轉(zhuǎn)度在100-150轉(zhuǎn)/分左右，并制作修整器基座，安裝調(diào)整。

五、使用效果和經(jīng)濟(jì)效益

我們通過(guò)將其改造為數(shù)控螺紋磨床用于螺紋加工磨削。經(jīng)試用效果良好，由于機(jī)床主軸剛性好，只要磨頭剛性好、磨削力足夠大，就可以進(jìn)行硬材料的強(qiáng)力磨削加工，其粗糙度可達(dá)到Ra0.8，螺紋精度可達(dá)美標(biāo)3A級(jí)精度。

優(yōu)點(diǎn)：

1）可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，可分別作為內(nèi)孔磨、外圓磨 、螺紋磨床使用。

2）可一人多機(jī)操作，從我們的改造的螺紋磨床實(shí)際操作看可實(shí)現(xiàn)一人6機(jī)操作。

3）從效益、功能對(duì)比表中得知，機(jī)床成本低，功能多。

缺點(diǎn)：

1）由于機(jī)床主軸是車床主軸機(jī)構(gòu)，其精度在0.008mm左右，不能滿足高精度磨床要求，故要提高精度需要主軸精度高。

2）機(jī)床導(dǎo)軌無(wú)防護(hù)罩（不容易安裝），導(dǎo)軌易臟化，由于磨床都是水或磨削液，因此防銹是難點(diǎn)。

3）砂輪修整器安裝位置不便操作。

探索：

該改型磨床還可提高機(jī)床主軸精度和磨頭精度及轉(zhuǎn)速，提高滾珠絲桿副精度，安裝光柵尺改為全閉環(huán)結(jié)構(gòu)提高進(jìn)給精度，改滑動(dòng)導(dǎo)軌為滾動(dòng)導(dǎo)軌，減小工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)阻力，從而提高機(jī)床的整體精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]“機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)“國(guó)防工業(yè)出版社。

[2]e-CA6140電子車床使用說(shuō)明書，沈陽(yáng)機(jī)床廠

[3]臺(tái)達(dá)變頻器選型手冊(cè)，中大電通股份有限公司