ca6140是北京第一機床廠20世紀80年代生產(chǎn)的機床，ca6140是中小型機床。ca6140可使用各種圓柱銑刀、圓片銑刀、角度銑刀、成形銑刀和端面銑刀，加工各種平面、加工中心斜面、溝槽、齒輪等。該機床的x、Y、z軸都是由法蘭盤式電動機帶動齒輪箱齒輪傳動驅(qū)動，實現(xiàn)傳動。經(jīng)過十多年的使用，該機床的導軌已嚴重磨損，導軌的直線度等級低，達不到使用要求。進給軸的軸承和齒輪的磨損都已比較嚴重，經(jīng)評估，該機床的精度不能達到加工精度要求，但主軸箱、液壓系統(tǒng)等其他部件性能良好，只是易損件磨損嚴重。因此，可以通過經(jīng)濟型數(shù)控化改造，完成對該機床整體性能的提高。
    主軸箱結(jié)構(gòu)復雜，加工中心是普通機床的重要部件。在經(jīng)濟型數(shù)控化改造中，在考慮經(jīng)濟因素的前提下，要求盡量保持原有的主傳動系統(tǒng)。ca6140符合經(jīng)濟型數(shù)控化改造的條件。
    X63普通銑床數(shù)控化改造，主要是使其工作從原來的半自動到全自動，對加工工件的程序更連續(xù)。實現(xiàn)點位控制、連續(xù)輪廓控制、刀具半徑補償、刀具長度補償、ca6140固定循環(huán)及一些特殊功能。
    直改造總體方案的確定
    由于普通機床的數(shù)控化改造中經(jīng)濟成本是一個重要因素，因此改造過程中一般采用無測量反饋裝置的開環(huán)控制方式。該方式的驅(qū)動裝置主要是步進電動機、電液脈沖馬達等。數(shù)控機床的控制過程是由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進電動機轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。加工中心系統(tǒng)位移精度主要取決于步進電動機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度。該方式不具有反饋裝置，對實際位移量不進行檢測，無反饋與原指令值進行比較，不進行誤差校正，系統(tǒng)的位移精度低，但具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試維修方便、ca6140成本低、易改裝等特點。除了重要的控制系統(tǒng)外，還有以下幾點在改造過程中也是要注意的。
    1．機械系統(tǒng)的設計改造
    普通機床改造最重要的部分就是對其縱向、橫向以及垂直進給機構(gòu)的改造及控制系統(tǒng)的設計改造，以便使其具有更加合理的結(jié)構(gòu)和更全面的控制系統(tǒng)。原機床的進給系統(tǒng)都是由法蘭盤式普通電動機拖動，這種電動機是不能實現(xiàn)脈沖控制的。若想實現(xiàn)進給的無級調(diào)速，必須使用伺服電動機，包括步進電動機、直流或交流伺服電動機。因此要將各方向的進給驅(qū)動電動機換成步進電動機。加工中心同時，原來的絲杠傳動摩擦阻力太大，傳動誤差大，因此在要求較高的場合應將其更換為滾珠絲杠。滾珠絲杠的傳動效率高，無爬行，預緊后可消除反向間隙，精度高，因而在改造中得到廣泛的使用。
    改造后x63橫向、縱向的傳動方式：步進電動機一消隙齒輪一滾珠絲杠螺母一工作臺。垂直方向的傳動方式：步進電動機一錐齒輪一滾珠絲杠螺母一工作臺，ca6140還應考慮軸的自鎖。
    2．伺服系統(tǒng)的設計、選型
    數(shù)控進給系統(tǒng)必須保證由數(shù)控裝置發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換成速度相配的相應角位移或直線位移，加工中心帶動運動部件運動。伺服驅(qū)動裝置驅(qū)使執(zhí)行裝置根據(jù)進給脈沖指令，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使執(zhí)行電動機轉(zhuǎn)動。所以在改造過程中要根據(jù)所選的電動機參數(shù)來選擇合適的伺服驅(qū)動裝置。
    直流伺服電動機的精度高，調(diào)速性好，但由于其價格昂貴，在普通機床的數(shù)控化改造中一般采用步進電動機和交流伺服電動機。步進電動機采用脈沖數(shù)字信號進行控制，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動變?yōu)榱�，能方便地實現(xiàn)調(diào)速以及定位，改變各相繞組的接通次序即可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。在ca6140數(shù)控化改造中，ca6140橫向、縱向、垂直方向都選用步進電動機。
    3．電氣系統(tǒng)的設計、選型
    數(shù)控機床相比普通機床最大的改進是數(shù)字控制。實現(xiàn)數(shù)字控制后，機床的電氣系統(tǒng)發(fā)生了根本的變化。現(xiàn)代的電氣設備采用以PC機控制技術(shù)為主的現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)用軟件實現(xiàn)邏輯控制，加工中心可以省去大量的控制電器及線路連接。改造中，為機床配置數(shù)控裝置，實現(xiàn)數(shù)字控制。在數(shù)控裝置中有內(nèi)置PlC，它使用數(shù)控裝置的硬件，用軟件實現(xiàn)邏輯控制，使操作時更加簡單、方便。機床中的主軸、冷卻、橫向、縱向、垂直方向步進電動機等需系統(tǒng)自動控制，為此需重新設計強電控制電路。
    在數(shù)控化改造中，電氣系統(tǒng)的設計改造主要有兩方面的工作：
    1)將數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)驅(qū)動裝置接人電氣系統(tǒng)。
    2)改造電氣線路，加工中心更換原有電器元件。ca6140電器元件可保留使用原機床中的變壓器、自動斷路器等。拆除原電控箱，原位安裝改造后的電控箱，各接線口嚴格按照說明書接好。
    4．數(shù)控系統(tǒng)選型
    目前市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型比較多，選擇前首先應對擬改造的數(shù)控機床自身功能有一個充分的了解，可依據(jù)價格合理、技術(shù)先進、服務方便的原則選擇數(shù)控系統(tǒng)。