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CA6132进给系统的横向步进控制
4.1主运动部分的改造设计
普通机床进行数控改造时，主轴调速一般有自动和手动两种方案可供选择。自动方案是在主轴电路上增加主轴变频器，通过在程序中指令设定，调整变频器输出功率，从而达到改变电动机运行频率和速度的目的。采用变频器变频的最大优点是，可以采用机床原来的主轴普通电动机方便地进行转速调控，因而改造成本较低；缺点是普通电动机通过变频在较低速运行时，运行稳定性较差，不利于提高零件的加工精度，因而，采用此种方法进行主轴变速时，不能设定太低的转速。如果零件加工确实在低转速情况下进行，且加工精度有一定要求，应将主轴电动机改成专用变频电动机。
4.2横向进给系统改造
横向滚珠丝杠也采用一端固定，一端浮动，三点支承的形式，也通过双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，如图4 所示。横向步进电机1 及减速器2 安装在床鞍的后部。靠近操作者一端，布置一根支撑短轴11 ，通过套筒联轴器10 与滚珠丝杠7 连接起来。右端仍利用原支承横向进给丝杠的滑动轴承支座作为径向支承，并对原支承处作适当改造，布置一对推力球轴承12 ，以承受双向轴向力。左端则将原车床的悬空结构改为支承结构，用一个联轴套4 和一根连接短轴6 把滚珠丝杠7 与减速器输出轴3 连接起来，并通过一对圆螺母5 实现对整个丝杠的预拉伸和锁紧，以提高其轴向刚度。螺母通过螺母座9 直接固定在中拖板8 上。
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图2 横向进给系统图
1. 横向步进电机 2. 减速器 3. 减速器输出轴 4. 联轴套 5. 圆螺母
6. 连接短轴 7. 横向滚珠丝杠 8. 中拖板 9. 螺母座
4.2.1主轴脉冲编码器的安装
为了使改造后的车床能自动加工螺纹，必须配置主轴脉冲编码器作为车床主轴位置信号的反馈元件，其目的是用来检测主轴转角的位置，通过主轴→脉冲编码器→数控系统→步进电机的信息转换系统，实现主轴转一转，刀架纵向移动一个导程的车螺纹运动。主轴脉冲编码器的安装，通常采用2 种方式： ①同轴安装； ②异轴安装。
同轴安装的结构简单，缺点是安装后不能加工穿出车床主轴孔的零件，限制了零件的加工长度，因此，宜采用异轴安装。主轴通过主轴箱中58P58 和33P33 两级齿轮（实现传动比1 ：1） 把动力传递给挂轮轴X，主轴编码器1 通过支架2 固定，并通过联轴器3 与闷头4 相连，闷头4通过过盈配合与主轴箱内轴X连接，如图 附录1所示。
4.2.2 进给箱
保留原手动机构，用于调整操作，原有的支撑结构也保留，步进电机、齿轮箱体安装在中拖板的后侧。齿轮箱和丝杠全部加防护罩，以保持防尘和机床整体美观。
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齿轮箱传动链长，机构复杂，反向间隙累积增大，大大降低了传动精度。进给箱部分的改造就是要取消原齿轮箱，并换为一级减速机构，传动元件要有消隙装置，以减小传动间隙，提高精度。
现用双片齿轮错齿法消除间隙，双片齿轮间没有加弹簧自动消除间隙，因为弹簧的弹力很难适应负载的变化情况。当负载较大时，弹簧弹力显得小，起不到自动消除间隙的作用；当负载较小时，弹簧弹力又显得大，则加速齿轮的磨损。为此采用人工定期调整螺钉紧固的办法来消除间隙。
4.2.3 导轨副
普通机床的导轨多采用铸铁或淬火钢滑动导轨，其静摩擦系数大，动静摩擦系数相差较大，低速时易出现爬行，影响运动的平稳性和定位精度，力矩损失大。而将导轨改造为滚动导轨或静压导轨工艺复杂、费用大、周期长。较为常见的是采用在原导轨上粘接聚四氟乙烯软带的方法，这种方法实现起来比较方便，而且费用低、动静摩擦系数相差小、耐磨性强，具有良好的自润滑性和抗振性，进给运动无爬行、运行平稳，因而得到了广泛采用。当然在有些要求不高的场合下，也可以不改动原机床导轨而选用较大的电动机。
4.2.4 滚珠丝杠副
在机床数控化改装中常涉及的传动元件是将旋转运动变为直线运动的传动副。普通机床常采用普通滑动丝杠副；而数控机床要求移动部件灵敏度、精度高、反应快、无爬行，采用滚珠丝杠副可满足上述要求。在机床数控化改装中，凡希望角位移和实现位移精确转换的场合大多是用滚珠丝杠副。
滚珠丝杠副特点：
传动效率高——在滚珠丝杠副中，自由滚动的滚珠将力与运动在丝杠与螺母之间传递。这一传动方式取代了传统螺纹丝杠副的丝杠与螺母间直接作用方式，因而以极小滚动摩擦代替了传统丝杠的滑动摩擦。使滚珠丝杠副传动效率
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达到90%以上，整个传动副的驱动力矩减少至滑动丝杠的1/3左右，发热率也因此得以大幅降低。
定位精度高——滚珠丝杠副发热率低，温升小以及在加工过程中对丝杠采取预拉伸并预紧消除轴向间隙等措施，使丝杠副具有高的定位精度和重复定位精度。
传动可逆性——滚珠丝杠副没有滑动丝杠粘滞摩擦，消除了在传动过程中可能出现的爬行现象，滚珠丝杠副能够实现两种传动方式——将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动并传递动力。
使用寿命长——由于对丝杠滚道形状的准确性、表面硬度、材料的选择等方面加以严格控制，滚珠丝杠副的实际寿命远高于滑动丝杠。
同步性能好——由于滚珠丝杠副运转顺滑、消除轴向间隙以及制造的一致性，采用多套滚珠丝杠副方案驱动同一装置或多个相同部件时，可获得很好的同步工作。
使用时应注意：由于滚珠丝杠副具有可逆传动的特性，没有自锁能力，因此在垂直升降系统和高速大惯量系统中需设置制动机构。当然，滚珠丝杠副由于制造工艺复杂、加工精度要求高，故价格要比普通滑动丝杠副高出许多。
由于滚珠丝杠副的径向尺寸较大，在进行数控化改造时，许多相关的部位都需修改，因此，为使改装方案容易实现，在可能的情况下，往往仍用原普通滑动丝杠，但为消除丝杠与螺母间隙，则应将原单螺母副改成可调间隙的双螺母副。如果在机床数控化改装中，需采用其他传动元件，则应注意采用消隙措施，如双齿轮消隙机构或采用同步齿形带传动，以提高反向精度。
滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式一般分外循环和内循环两种，如图 6 所示：
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