摘要：基于旧式车床逐渐淘汰所造成的资源浪费问题，结合广东省数控一代机械产品创新应用示范工程的要求，对C6140车床进行了数控化改造。介绍了改造工作的总体思想、关键技术及其解决方案。重点给出了主轴系统、进给系统、刀架系统以及主电路设计。对旧式车床的数控化改造有参考价值。

    0 引言
    机床的数控化改造是广东省数控一代机械产品创新应用示范工程的基本任务之一。在数控一代和佛山市数控技术基础平台建设推动下，笔者公司针对20世纪80年代末期的大量普通机床开展了数控化的技改工作。
    CA6140是应用最为广泛的普通车床之一。鉴于该机床的结构和性能，对它的数控化改造一直是企业技术改革的任务。2002年，陈艳红等人介绍了他们对该机床实施数控化改造的经验; 2005年孙国浩也给出他们数控化改造CA6140的技术成果。从文献［3］～［8］可以看出，最近10年以来，相关的数控化改造一直在发展。鉴于这样的现状，笔者对公司在20世纪80年代末期购置的近30台CA6140进行了数控化改造。本文主要介绍相关工作及成效。

    1 系统改造的总规划
    根据普通机床数控化改造的要求，CA6140的数控化改造包含三个方面的内容：一是机械本体的改造；二是电器系统的改造；三是增加数控系统。为此，本次改造也需要在这三个方面开展工作。
    首先确定采用广数的GSK928TCa-L型数控系统。采用这个系统有两个考虑。一是数控一代对国产系统的要求；二是公司拥有大量的此类数控车床。采用这个系统，不需要对操作人员进行额外的培训，他们可以直接上岗，减少了新系统培训所需的人力物力。
    为了使C6140车床能够适应手动和数控两种操作方式，对于机械系统主要对主轴纵向和进给横向两个方面的传动系统进行改造。鉴于CA6140拥有稳健的主传动系统，本次改造沿用C6140的主传动系统，采用在原主轴电机上添加变频器用作主轴无级变速的驱动单元；加工螺纹的运动将通过数控系统、伺服电机及编码器之间的信息交换来实现。由于原CA6140的横向进给仅仅提供手动操作结构，此方面的改动较大。需要把原来的部件拆掉，包括变速箱、丝杠、光杆及小拖板，改用滚珠丝杠螺母副、溜板箱、大拖板和中拖板；将原有的刀架替换为转位更加迅速、精准的自动转位刀架。电器与电路部分，需要设计主控电路以驱动各个新添加的零部件。

    2 系统关键技术问题
    CA6140车床数控化改造涉及到一个系统的光机电一体化技术问题。限于篇幅，本文仅介绍主传动改造、进给系统改造、刀架改造以及主电路部分。
    2.1车床主传动系统的改造
    前已述及，主传动系统在保留原有部件的情况下进行优化设计，添加变频器与编码器实现主轴的无级变速以及车削螺纹的运动功能。选用的变频器为Danfoss-VLT2800型，这是因为此类变频器通用、响应速度快、精度高，且具有超强的抗过载能力，安全性能高。Dan-foss-VLT2800变频器内置有PLC编程功能，适合旧车床的数控化改造。根据C6140车床的主轴最高转速及其滚珠丝杠的导程，本次改造采用最大转数为6 000 r/min的HZ50S系列增量式脉冲光电编码器，其外形尺寸如图1所示。

    编码器必须与主轴同轴安装。这样可以保证主轴角位移信号的准确传递。为了避免脉冲编码器转动时受到车床主轴振动的影响，需要采用柔性连接，即用橡胶管连接编码器与主轴，如图2所示。

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