淺析對數(shù)控機(jī)床改造的質(zhì)量控制

陳小剛 陳貴清

（重慶三峽職業(yè)學(xué)院，重慶 萬州 404155）

目前，市場需求顯現(xiàn)出了一種多變性，企業(yè)之間的競爭日益加劇，誰能在最短的時間內(nèi)，使用最低的成本，研制出最高的質(zhì)量并符合市場需求的新產(chǎn)品，誰就能在這嚴(yán)峻的競爭環(huán)境下生存。

數(shù)控機(jī)床結(jié)合了數(shù)控、微電子、自動檢測等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，彌補(bǔ)了普通機(jī)床工作強(qiáng)度大、危險性高、不適于多品種小批量的生產(chǎn)需求的特點(diǎn)，具有高精度、危險性低、操作簡單等特點(diǎn)，適宜于對生產(chǎn)周期要求短、形狀復(fù)雜，小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。在機(jī)械加工行業(yè)中對數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用比重將越來越大，企業(yè)為了適應(yīng)社會發(fā)展的需求，但還應(yīng)考慮成本，所以大多數(shù)企業(yè)都采用對普通機(jī)床進(jìn)行改造，將普通機(jī)床改造為一種簡單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，使其能夠?qū)崿F(xiàn)自動加工這一基本功能，降低了生產(chǎn)強(qiáng)度，提升了安全系數(shù)，保證了生產(chǎn)需求。對于這種經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造的質(zhì)量控制要求就是要保證數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行機(jī)械加工時的穩(wěn)定可靠，盡可能低的故障率來運(yùn)轉(zhuǎn)。下文將對數(shù)控機(jī)床改造中，方案的選擇、主要零部件的改造以及一些注意事項(xiàng)進(jìn)行簡要分析。

一、數(shù)控機(jī)床改造的方案選擇

在對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造時，首先我們必須確定機(jī)床的性能和精度的要求，然后根據(jù)性能和精度的要求來選擇科學(xué)合理的改造方案。現(xiàn)就以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造進(jìn)行分析，其應(yīng)具有的基本配置和功能如下：

1）主控CPU 為單片微機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)直線和圓弧的插補(bǔ)，具有代碼編程、刀具補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償?shù)墓δ埽瑫r還具有自動轉(zhuǎn)位刀架控制和螺紋自動加工等控制功能。

2）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，其脈沖當(dāng)量或者控制精度一般和相應(yīng)的導(dǎo)程的絲杠相互配套，其參數(shù)為Z 向：0.01mm，X 向：0.005mm。

3）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的加工程序一般采用面板按鍵輸入來進(jìn)行代碼的編寫，同時具有斷電自動保護(hù)儲存器存儲的功能。在使用過程中，可以依據(jù)條件的變動對其參數(shù)進(jìn)行修改，在正式加工之前應(yīng)先有試運(yùn)行的操作。

4）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床具有單步的程序，也有連續(xù)執(zhí)行的程序，能夠?qū)崿F(xiàn)自動限位、超程報警以及程序自動終止等控制功能。

二、數(shù)控機(jī)床的改造

2.1 主傳動系統(tǒng)的改造

1）對電氣的改造。小型機(jī)床一般采用主傳動的普通交流電機(jī)，而大型機(jī)床則采用的是直流電機(jī)。運(yùn)用直流電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無極平滑調(diào)整，其變速的范圍廣，而且主軸箱的結(jié)構(gòu)簡單同時具有噪音小的優(yōu)點(diǎn)，對于采用直流電機(jī)的機(jī)床是不需要進(jìn)行電氣改造的，只需對交流電機(jī)進(jìn)行改造，應(yīng)用交流電機(jī)的機(jī)床中，如果對加工要求不高的也可不需改動，只有那些要求自動化程度高的數(shù)控才要對電氣進(jìn)行改造。一般是將交流異步電動機(jī)的變頻系統(tǒng)增加變頻器，就可實(shí)現(xiàn)諸侯的自動無極變速。

2）對機(jī)械部分的數(shù)控改造。對于主傳動系統(tǒng)的機(jī)械部分進(jìn)行改造，主要是改造主軸支撐和工作臺導(dǎo)軌。一般是將主軸支撐的滾動軸承或滑動軸承改為靜壓軸承，就能夠提高其承載能力，同時加大了主軸轉(zhuǎn)速。而對于工作臺導(dǎo)軌一般是將傳統(tǒng)的動壓導(dǎo)軌改為恒流靜壓導(dǎo)軌，就能夠提高工作臺的精度和承載能力以及可以有效的改善低速爬行的現(xiàn)象。

2.2 進(jìn)給傳動系統(tǒng)的改造。

1）對電氣的改造。進(jìn)給傳動的作用是在接收信號后，使刀具定位準(zhǔn)確，并能夠按照規(guī)定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動，符合加工要求。所以進(jìn)給傳動具有響應(yīng)快、定位準(zhǔn)確、輸出功率大以及調(diào)整范圍廣的要求，所以對于一般小型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動的電氣改造將采用微機(jī)控制的開環(huán)步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動，這種改造方式具有成年低、操作簡單等特點(diǎn)。而對于大小數(shù)控機(jī)床的改造，則采用直流電機(jī)半閉環(huán)的控制方式，這種改方式的成本大，對其后期的維修也比較困難，但是具有比開環(huán)控制的精度和速度有很大的提高。

2）對機(jī)械部分的數(shù)控改造。對于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動中的機(jī)械改造一般包括導(dǎo)軌副、進(jìn)給箱和移動元件等部件的改造，從而達(dá)提高移動部件靈活性及減少傳動間隙的目的。

對于導(dǎo)軌副的改造一般有兩種方法：一是，將傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)軌改為滾動或者靜壓導(dǎo)軌，雖然有效的減少了傳動之間的間隙，提高了工具定位的競爭度，但是這種工藝非常復(fù)雜，成本比較高，多余實(shí)現(xiàn)起來就比較困難。二是，將聚四氟乙烯軟帶粘接在進(jìn)給的移動部件上，將傳統(tǒng)的導(dǎo)軌副轉(zhuǎn)化為粘塑導(dǎo)軌副，這種方式成本低且實(shí)現(xiàn)起來也比較容易。對于進(jìn)給箱的改造，一般是采用雙片齒輪結(jié)構(gòu)來減少間隙，將進(jìn)給箱內(nèi)的齒輪對數(shù)減少，僅使用一級減速或者直接取消。而對于移動元件則是采用滾珠絲桿副，就可提高精度，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度快，無爬行現(xiàn)象。

此外，若需要，可將原刀架換成按所需工位數(shù)配置的自動轉(zhuǎn)位刀架，則可以用程序數(shù)控轉(zhuǎn)換刀具進(jìn)行切削加工。

三、機(jī)床數(shù)控改造中主要機(jī)械部件的注意事項(xiàng)

1）滑動導(dǎo)軌副。對于數(shù)控車床來說，在進(jìn)行數(shù)控改造中其軌道不僅要求精度高，而且還要有良好的耐磨性，在使用過程中還應(yīng)對軌道進(jìn)行防護(hù)和潤滑。

2）齒輪副。數(shù)控機(jī)床的精度要求將比普通機(jī)床的高，所以在對機(jī)床改造時應(yīng)注意齒輪精度等級的要求。

3）絲桿。絲桿的選擇是否合理將直接影響著數(shù)控機(jī)床傳動鏈的精度，所以對于絲桿的選擇就依據(jù)改造要求慎重選擇。在數(shù)控機(jī)床改造中一般都采用滾珠絲桿，滾珠絲桿的摩擦損失小、傳動效率可達(dá)到90%以上，而且其具有精度高、壽命長等特點(diǎn)。

4）安全防護(hù)。對機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，將會大大的提高生產(chǎn)效率，但是在改造過程中應(yīng)注意安全防護(hù)，應(yīng)依據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況，配有相應(yīng)的防護(hù)措施。如可以在縱向絲桿上添加鐵板防護(hù)罩，增加機(jī)床的安全性。

四、結(jié)語

目前許多企業(yè)為了適應(yīng)社會的發(fā)展，滿足對數(shù)控機(jī)床的要求，由于購買數(shù)控機(jī)床的費(fèi)用比較高，一般都將采用對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造以達(dá)到需求的目的，對機(jī)床的改造最為重要的就是對其質(zhì)量的控制，使其在運(yùn)行中安全、可靠、穩(wěn)定。雖然目前數(shù)控機(jī)床的改造還存在著或多或少的問題，但是隨著科技的進(jìn)步，改造水平的提高，對數(shù)控機(jī)床改造后的質(zhì)量控制將會越來越好。

[1]李善術(shù)，數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年

[2]李華，機(jī)械制造技術(shù)[M]，高等教育出版社，2000年

[3]張新義，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年