Dieser Artikel stellt verschiedene innovative Konstruktionen der mechanischen Komponenten für die CNC-Nachrüstung herkömmlicher Drehmaschinen vor. Dadurch wird das Längsvorschubsystem von CNC-Drehmaschinen einfacher aufgebaut, zuverlässiger und leichter zu montieren und zu demontieren. Die CNC-Nachrüstung herkömmlicher Werkzeugmaschinen ist von großer praktischer Bedeutung, da sie die Auslastung bestehender Werkzeugmaschinen verbessert, die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht und die Produktionseffizienz steigert. Das Grundprinzip der CNC-Nachrüstung von Drehmaschinen besteht darin, die Modifikationen an der ursprünglichen Werkzeugmaschine zu minimieren und gleichzeitig die Nutzungsanforderungen zu erfüllen, um so die Kosten zu senken. Um die technische Leistungsfähigkeit des nachgerüsteten CNC-Systems voll auszuschöpfen, eine hohe Wiederholgenauigkeit unter Systemsteuerung zu gewährleisten, das Kriechen bei niedrigen Drehzahlen zu reduzieren und ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild sowie einen stabilen Betrieb zu erzielen, ist die sinnvolle Modifizierung der mechanischen Komponenten während des Nachrüstungsprozesses von entscheidender Bedeutung. Die Modifizierung des Vorschubsystems ist dabei der Schlüssel zur gesamten mechanischen Nachrüstung. Ein typisches Nachrüstkonzept für Vorschubsysteme sieht vor, einen Schrittmotor als Antrieb zu verwenden, das ursprüngliche Getriebe zu entfernen und den Arbeitstisch über ein einstufiges Untersetzungsgetriebe und eine Kugelumlaufspindel zu bewegen. Der manuelle Vorschubmechanismus für Feinvorschub- und Nullstellvorgänge des Werkzeugs bleibt dabei erhalten. Bei der Nachrüstung der Shenyang CA6140 Drehmaschine wurden für die mechanischen Teile des Längsvorschubsystems einige spezielle Konstruktionen entwickelt, die von den Anwendern positiv aufgenommen wurden. Im Folgenden werden einige dieser Konstruktionstechniken kurz vorgestellt. 1. Modifikation des Längsvorschubsystems 1.1 Zweireihiges Pendelkugellager für die hintere Lagerung der Leitspindel Die hintere Lagerung erfolgt durch ein zweireihiges Pendelkugellager (siehe Abbildung 1). Dieses Lager nimmt nicht nur Radial- und Axiallasten auf, sondern verhindert vor allem auch durch Montagefehler, Ungenauigkeiten der Führungsschiene und Schnittverformungen verursachte Interferenzen zwischen Welle und Lager. Es gleicht deren relative Positionen automatisch aus und gewährleistet so die Dreh- und Positioniergenauigkeit der Leitspindel. [align=center] Abbildung 1: Zweireihiges Pendelkugellager[/align] 1.2 Verwendung von Wellfederscheiben zur Vermeidung von Zahnflankenspiel Bei der CNC-Modifikation von Drehmaschinen wird üblicherweise ein einstufiges Untersetzungsgetriebe eingesetzt, um Drehmoment und Übertragungsgenauigkeit zu verbessern. Zahnflankenspiel führt jedoch dazu, dass die Bewegung nach jedem Richtungswechsel im System dem Steuersignal hinterherhinkt. Dies beeinträchtigt die Bearbeitungsgenauigkeit. Im Allgemeinen wird eine axiale Druckfeder-Verzahnung mit versetzter Verzahnung verwendet, wobei das Zahnflankenspiel durch Federeinstellung eliminiert wird. Obwohl das Zahnflankenspiel automatisch kompensiert werden kann, ist die axiale Abmessung groß und die Bauweise nicht kompakt genug. Gummifedern wurden zuvor für die Modifikation verwendet, weisen jedoch komplexe mechanische Eigenschaften auf. In den meisten Fällen ist der Zusammenhang zwischen Last und Verformung nichtlinear, und ihre Hochtemperatur- und Ölbeständigkeit sind schlechter als die von Stahlfedern, wodurch sie anfällig für Alterung sind. Daher wurden Wellenfederscheiben zur Spieleliminierung eingeführt, wie in Abbildung 2 dargestellt. Diese kompensieren nicht nur das Zahnflankenspiel automatisch, sondern ermöglichen auch eine kompakte Bauweise. [align=center]Abbildung 2: Spieleliminierende Struktur von Doppelscheiben-Dünnzahnrädern[/align] 1.3 Die Kupplung zwischen Antriebswelle und Wälzspindel verwendet eine lange Kupplungshülse. Um die radiale Abmessung und das Trägheitsmoment der Kupplung zu reduzieren, wurde eine Hülsenkupplung verwendet. Um gleichzeitig die Koaxialität und die Kontaktfläche zwischen den beiden verbundenen Wellen zu gewährleisten, betrug die Länge der Kupplungshülse 120 mm, etwa das 1,5-Fache einer elastischen Stiftkupplung. Zwei zueinander senkrechte, konische Stifte dienen der Positionierung und Verriegelung zwischen Zapfen und Hülse und gewährleisten so die Verbindungssteifigkeit (siehe Abbildung 3) . 1.4 Auswahl von Toleranzen und Passungen 1.4.1 Die Passung H7/k6 wird zwischen Buchse und Zapfen verwendet. Diese Passung ermöglicht eine leichte Presspassung bei der Montage, um eine präzise Positionierung und Verbindungssteifigkeit zu gewährleisten und Vibrationen zwischen den Bauteilen zu vermeiden. Wenn nach einer gewissen Nutzungsdauer eine Demontage erforderlich ist, beispielsweise zum Lagerwechsel oder zum Nachschleifen der Führungsschiene, kann der Zapfen leicht aus der Buchse entnommen werden. 1.4.2 Die Passung JS6 wird für Zapfen verwendet, die mit Lagern ineinandergreifen . Da Lager Standardteile sind, beträgt die Wellentoleranz JS6. Dies ermöglicht eine Übergangspassung mit dem Lager, wodurch das durchschnittliche Lagerspiel verringert und eine leichte Presspassung erzielt wird, um die erforderliche Steifigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig die Montage und Demontage des Lagers zu erleichtern. 1.4.3 Zwischen Kugelumlaufmutter und Mutternsitz wird eine H7/h6-Passung verwendet. Da das Drehmoment über eine flache Passfeder zwischen Kugelumlaufmutter und Mutternsitz übertragen wird, kommt eine H7/h6-Passung zum Einsatz. Diese sorgt für ein geringeres Spiel zwischen den Komponenten und ermöglicht so eine einfache Montage und Demontage bei gleichzeitig relativer Stabilität im Betrieb. 2. Ergebnisse der Nachrüstung: Nach der Nachrüstung der CNC-Werkzeugmaschine CA6140 wurde die Längsvorschubpositionierung präziser, die Leistungsparameter stabilisierten sich und die Bearbeitungsgenauigkeit sowie die Produktionseffizienz der Teile wurden deutlich verbessert. Angesichts der Tatsache, dass die meisten Unternehmen in China nur wenige CNC-Werkzeugmaschinen, aber viele konventionelle Werkzeugmaschinen besitzen, ist diese erfolgreiche Nachrüstungserfahrung ein wertvolles Beispiel.