2.2车床进给系统的改造
    拆除原有变速箱、丝杠、光杆及小拖板后，改用滚珠丝杠螺母副、溜板箱、大拖板和中拖板。其中大拖板用于纵向进给系统，中拖板用于横向进给系统。为节约成本，需要对滚珠丝杠的相关参数进行计算，再根据计算结果选择满足要求的型号。
    根据车床主切削力的计算公式，纵向进给系统用滚珠丝杠的选型按照以下规则。

其中：Fz为主切削力；
N为主轴电机功率，这里取N=7.5 kW
η=0.7，主传动系统总效率；
K=0.96，进给系统功率系数
V=100 m/min，切削线速度。
可以算出Fz=308.448 kgf=3 084.48 N、由于 在车削外圆时，Fx=0.6 Fz、FY=0.7 FZ，则FX=1 850.688 N、Fy=2 159.136 N。根据滚珠丝杠的进给牵引力尸的计算公式得：

    代人工作台重量W=1 000 N，可以算出P=2 781.808 N。设计丝杠的使用寿命为T= 15 000小
时，转速为50 r/ min，那么丝杠的寿命L。为L0= 60×T×n/106 =45。再根据滚珠丝杠最大动载荷的计算公式（3）算出C≈11 873.513 N。

   （3）式中fw为运转系数，这里fw=1.2；fh为硬度系数，取1.0。
    为了使新部件能安装在原车床的丝杠轴承上，要选择公称直径为40 mm的滚珠丝杠副。根据计算结果，采用CZT4010型滚珠丝杠副比较合适。其额定动载荷为19 499 N，满足改造所需丝杠强度。选择110BYG550C-SAKRMT型5相步进电机，与减速齿轮组一同安装到旧车床进给箱的位置，如图3所示，通过滚珠丝杠带动溜板箱的运动。

    横向进给系统的改造与纵向系统的方法相同，通过公式（1）、（2）、（3）计算出滚珠丝杠最大动载荷，这里不再重复计算过程。根据计算结果，采用原横向丝杠公称直径同为20 mm的CZT2005型滚珠丝杠副，电机方面则是采用同为5相步进电机的110BYG55OB-BAKRMT型号，系统结构与纵向进给系统的相同。
    2.3车床刀架系统的改造
    刀架作为车床的重要组成部分，负责夹持切削刀具。旧车床的刀架为手动转位刀架，低下的加工效率显然不适合数控模式。为了使C6140车床能够适应高效的数控系统，必须将刀架更换为自动转位刀架。
    一般认为，自动转位刀架的选型应尽可能选择重复定位精度高、夹持刚性大、转位速度高、密封性好的。笔者采用了LD4-CK6140型数控转塔刀架。
    2.4车床主控电路的设计
    设计主控电路是车床数控化改造中电气改造部分的必经环节，其中主电路的电气控制线路与主轴控制线路的设计至关重要。根据车床机械结构改造部分中各个部件的需求，采用了如图4所示的主电路电气控制线路。

    电路中加入了熔断器防止短路现象的发生，如图4中FU所示；QF1-5为空气开关，用于增强电路的安全性能。KM1-5为交流接触器，分别实现步进电机、主轴变频器、冷却电机以及刀架电机的控制，其中KM4和KM5控制的是刀架电机的正转与反转。为防止控制冷却电机与刀架电机的交流接触器在分合瞬间产生电弧而导致短路，在电机与接触器之间设置了灭弧器，如图4中RC3与RC4位置所示的三相灭弧器。
    在主轴控制线路中，主轴电机的正转与反转则是由变频器控制，如图5所示，通过系统的开关量输出接口控制KA 1与KA2的闭合，分别对应的是正转与反转运动。

    3 实验结果
    实践是检验真理的唯一标准。对机床数控化的改造需经过生产实践的证明。为此，笔者参考数控车削大赛的benchmark题组，设计了一个台阶轴测试件以测试数控化改造后的车床加工能力。该试件如图6所示，可以看出，该试件包含了球面、锥面、螺纹、端面、外圆、台阶等多种类型的表面，可全面测试改造后的车床机能。加工后的试件如图7所示，证实了车床数控化改造的成功及可靠性。目前笔者公司改造的20台套机床已经投人了生产。



    4 结语
    针对C6140车床灵活性低、加工效率低的问题，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进行了数控化改造。采用了广数GSK928TCa-L车床数控系统，对原车床的机械结构以及控制电路进行了设计改造。本次改造不仅将老式设备赋予了新的生命，而且提高了技术人员的技术素养，一举多得。
 

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