普通機床數控化改造技術淺談

尚志亮

貴州大學化學與化工學院，貴州 貴陽 550003

普通機床數控化改造技術淺談

尚志亮

貴州大學化學與化工學院，貴州 貴陽 550003

機床工業是制造軍用民用設備的技術和裝備基礎，是與民生、軍工建設緊密關聯的基礎工業，國家機床技術水平體現著一個國家的總體制造能力，我國機床業有著自己的優勢，但同樣存在著我們的劣勢。雖然我國機床業所擁有的機床基數大、從業人員多、專業化程度也較高，但我國機床業的現代化改革卻有很多不足，其中最為重要的是我國數控化機床的比重低，這使得生產自動化相對落后。本文就此缺點提出我國普通機床進行數控化改造的一些方法。

機床；數控化；改造

一 、我國數控機床的現狀

機床工業是制造軍用民用設備的技術和裝備基礎，是與民生、軍工建設緊密關聯的基礎工業，備受全世界的關注。整體上說我國機床工業已進入了世界的前列，這為我國國民經濟發展和國防工業建設做出了重大貢獻。但是我國的數控機床水品很低，全國有420萬總量的機床，使用超過15年的機床近280萬臺，其數控化率還不到3%。與發達國家相比我們的機床有很大的差距，我國大部分數控機床依靠進口，這不但妨礙了我國機床制造業的發展，而且受到國外控制，維修和保養費用很高，使得大量資金外流。目前我國數控機床進口已處在了懸崖的邊緣。

二、我國普通機床數控化改造的意義

相對數控機床而言，普通機床普遍具有操作勞動強度大、效率低下、難以實現對復雜形狀零件的加工以及對勞動人員技術水平要求高等弱點，所以就我國現狀普通機床數控化改造是刻不容緩的。數控機床能更完美的加工出普通機床不能加工的曲線、曲面等復雜的零件。同時，數控機床還可以解脫勞動力實現自動化，只要輸入固定的程序就會自動生產出產品。如果需要改變加工方法，只需更換機床程序就能實現不同零件的加工。

對普通機床進行數控化改造較購買新數控機床有很多優勢，可以大大地縮短所需時間，減少投入。進行改造后的機械性能較普通機床也有很大的提高，機械性能穩定、結構合理、機身都是普通機床的大型鑄件，重而且堅固，提高了機床的抗震能力。對于新購置機床，工人更熟悉現有機床，他們已經對現有機床有全面系統的了解，即便是經過了改造，只要經過簡單的培訓就能上崗，節省了很多培訓的時間和費用。而且一旦改造完成就可以滿負荷運轉無需新機床的磨合時期，可以最大限度地對現有資源進行利用，如地基、固定裝置、電力及原有外部設備。同時數控化能革新我國機床技術的發展速度，提高生產效率和加工質量。

三、普通機床數控化改造的基本方法

普通機床的數控化，就是在盡量保留利用原有機床的功能的基礎上，添加新的功能，提高其機械性能以提高機械生產的效率。一般來說機床數控化改造主要有以下幾方面的內容:對原有機床進行檢修，盡量恢復原有功能；在原有機床上加裝控制系統，實現數字化；對其機械部件進行改造和加工，以提高其加工精度。

下面從以下幾個方面對普通機床的數控改造進行闡述:

（一） 數控系統

我們可以根據車床的現狀和使用要求選擇控制系統。首先我們要認識到不同系統的不同功能和所產生的利弊。

（1）開環控制系統：開環控制系統的特點是沒有反饋裝置，所以不能及時的糾正偏差，由此帶來了控制精度差的缺點。不過系統簡單，工作可靠，成本低廉。

（2）閉環控制系統：閉環控制系統的特點是裝有反饋裝置，通過偏差信號來調整輸出。這樣系統可以消除工作中的各種誤差及產生干擾，提高加工精度。但是相對成本有所提高，環境要求較高，這樣就提高了系統的設計和調試成本。

（3）復合控制系統：復合控制系統實質上是在閉環控制基礎上，附加一個輸入信號的順饋通路。復合控制對自身零件的要求很高，因此提高了成本，但是在保持閉環控制的加工精度的基礎上，也很好的保持著開環控制的穩定性。

進行選擇時，對于要求不是很高的經濟型數控機床，應選用開環控制；對于一些精度要求高的鏜銑床、超精車床、超精銑床等，應用閉環控制；對于一些既要就加工精度又要就系統穩定的機床，應用復合控制系統。

其次在確定了控制系統的類型后適當的選擇控制制造商，世界上性能及信譽較好的有西門子(德國)、發那科(日本)、三菱(日本)、N U M(法國)、F A G O R(西班牙)等。詳細了解上述廠商數控系統的特點及性能價格比等指標，選擇適用的產品。

（二）機械傳動系統

為了能使普通機床更好地在控制系統的控制下進行高精度加工，應對其機械部件進行改動。例如，導軌副要具有很好的精度，要有良好的耐磨損性，不應產生死區。齒輪副為了保證精度，改動中應使用高精度等級齒輪，安裝上要達到無間隙的傳遞。滑動絲桿與滾珠絲桿要保證絲桿沒有大范圍磨損，螺距誤差和累積誤差以及配合間隙都要在指定范圍內。下面指出幾點具體改動方法：

（1）床身：為了保證機床的使用壽命和較高的精度等級，應考慮零件和部件的耐磨性，在改裝導軌時，如果不需要較高的精度等級可繼續使用滑動導軌，但是要檢查原導軌的使用情況，判斷是否需要更換。如果機床要有較高的精度等級，需要換為滾動導軌，應使用高強度軸承鋼制成的導軌。但改裝工作量大，費用高，工作復雜。針對這些缺點，我們可以采用貼塑導軌，即在原來導軌上粘貼上聚四氟乙烯，這能有效防止爬行，同時具有良好的潤滑作用，且零部件不需要更換，節省了改造時間，性價比很高。

（2）減速驅動裝置：對于要求不高的機床不需要加裝此裝置，但是對于要求高，精度高的機床，要在電動機與絲桿之間安裝此裝置，借此得到所需的脈沖當量和驅動力矩。

（3）拖板：拖板是控制系統直接控制的對象，被加工零件的坐標精度受拖板精度的影響。為了提高拖板運動的精度，可加裝減速齒輪箱，或是采用剛性調整法來消除配對齒輪之間的傳遞間隙。

（4）自動換刀裝置和刀架：為了滿足一次加裝工件就完成多了工序的要求，應選擇體積小，重復定位精度高的換刀裝置。刀架多采用四刀位刀架。

（5）防護裝置：應在絲桿上加裝防護罩，對軌道和拖板的接觸斷面進行密封，防止異物劃傷導軌，對精密元件要安裝防塵裝置。

最后，改裝完成后要對所改裝的機床進行測試，通過生產能力和生產精度的檢測來檢驗改裝后的機床是否滿足了改裝的要求，對機床進行批量檢測時，要確定各項指標都在指定范圍內。測試人員必須按照確定好的步驟和準則來進行操作，在測試過程中，要進行隨時記錄，在確認安全系統正常的情況下，對各項指標一一進行測量。

結語

有效地進行普通機床數控化改裝，可以使我國市場上大批的普通機床再次得到有效的利用，降低了更換機床的成本，利用我國機床業的現有特長，快速占有市場，可以為我們國家節省億萬元的支出。同時，對普通機床數控化改裝促進了工業的進步，使生產效率得到了提高，有利于我國機床產業得到快速進步，因此，對普通機床進行有效的數控化改裝勢在必行。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.064

尚志亮（1989，5～），男，籍貫：黑龍江；貴州大學化學與化工學院08級過程裝備與控制工程專業。