舊機床數(shù)控化改造中的機械精度控制

黎世輝+王囡

摘 要 近些年來，世界各國對資源節(jié)約相關(guān)工作的重視程度不斷提升，如何利用更少的資源消耗、更輕的污染程度、更小的人力資源配置和更短的工作時間創(chuàng)造更多的社會財富和更大的經(jīng)濟(jì)效益成為了世界各國政府不斷努力的方向。機械生產(chǎn)領(lǐng)域是降低工業(yè)成本的一個重要方面，文章探討機床改造中幾個重要部件的改造方式，為提高舊機床數(shù)控改造后的精度值提供了一個方法。

關(guān)鍵詞 機械精度；舊機床；機床改造；數(shù)控機床

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0043-01

隨著我國加入世界貿(mào)易組織后，與世界各國的交流日益增加，對資源的重視程度也不斷提升。在工業(yè)生產(chǎn)中，如果能夠?qū)U舊機床實現(xiàn)成功的改造意味著能夠大幅度的降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更加豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。為了保證改造后的機床與一般機床生產(chǎn)的零部件在質(zhì)量上盡可能的相同，以實現(xiàn)數(shù)控機床的成功改造，提高機床的精準(zhǔn)度是關(guān)鍵，主要是要提高機床在機械精度、運動精度、和控制精度三個方面的品質(zhì)和質(zhì)量。因此，在改造和翻修舊機床時，必須重點恢復(fù)舊機床的機械加工精準(zhǔn)度。機床軌、小滑板，主軸組件以及主傳動機械部分是機床的關(guān)鍵部分，為了提高舊機床加工的精度，必須重點關(guān)注這三個部分的加工修復(fù)和維修改進(jìn)。

1 對機床軌、小滑板的加工修復(fù)

在機床的工作過程中，機床導(dǎo)軌和小滑板的磨損程度較高，是影響機床使用壽命及精準(zhǔn)度的一個重要原因，因此最大程度的修復(fù)機床軌和小滑板是在舊機床數(shù)控改造中提高機械精度工作的重點。

1.1 傳統(tǒng)修復(fù)方法

數(shù)控機床的軌道的材質(zhì)一般為鑄鐵，傳統(tǒng)數(shù)控機床改造時為了恢復(fù)機床的精度往往采用重新打磨的方式。然而由于在機床原始加工過程中，為了增加機床軌道的耐磨性和堅硬程度，主要采取的方式是淬火處理。當(dāng)機床二次加工時，淬火過后的表面被打磨掉，機床軌的堅硬度也隨之而降低。為了重新恢復(fù)硬度，需要重新進(jìn)行淬火處理，但是淬火設(shè)備體積較大，成本較高，一般使用機床的生產(chǎn)廠家難以提供這樣的裝置，因此傳統(tǒng)的修復(fù)方法難以滿足大范圍舊機床改造后提高其機械精度的要求。

1.2 新的修復(fù)方案

如何采用一種新的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)打磨、重新淬火的改造方式成為了近些年來機床改造領(lǐng)域?qū)＜液凸ぷ魅藛T的目標(biāo)。在經(jīng)過大量的工藝研究、實驗室試驗及實際生產(chǎn)操作后，納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)的效果凸現(xiàn)出來，成功的修復(fù)了數(shù)以百臺的舊數(shù)控機床，并大幅度的提高了其機械精度。納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)是使用脈沖電刷焊技術(shù)，并結(jié)合粘結(jié)工藝，通過修復(fù)機床導(dǎo)軌和小滑板上的舊劃痕來恢復(fù)其光滑程度，并且增強了耐磨程度。其中脈沖電刷焊技術(shù)的主要作用是增強改造后機床的耐磨性。

2 主軸組件旋轉(zhuǎn)精度調(diào)整與維修

當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，由于種種原因，其旋轉(zhuǎn)中心線位置隨時間而變化，若用一條直線代表主軸理想的旋轉(zhuǎn)中心線，實際旋轉(zhuǎn)中心線與理想旋轉(zhuǎn)中心線的偏移量，稱為主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度，亦可指機床在空運轉(zhuǎn)時，主軸前端的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動的大小。主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度主要取決于主軸、軸承和軸承鎖緊螺母的制造精度及裝配品質(zhì)。在維修時，主軸及軸承鎖緊螺母主要采用修復(fù)恢復(fù)其精度，而正確的裝配方式是提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的重要環(huán)節(jié)。

2.1 主軸錐孔中心線的測量

在加工過程中必然存在一定的修復(fù)誤差，加工主軸時的精準(zhǔn)程度直接形象到主軸相關(guān)組件的精度。可以采用實時測量的方法，即測量并記錄出軸維修時的偏差值，并及時調(diào)整，確保主軸相關(guān)組件維修過程中的誤差值降低至最小程度。

2.2 軸承的定向裝配

軸承是機床的最重要的元件之一，是主軸的重要組成部分。軸承關(guān)系著旋轉(zhuǎn)軸的徑向跳動和軸向竄動的誤差值。正確的主軸裝配方式是確保舊機床數(shù)控改造后的機械精度的關(guān)鍵步驟。軸承的裝配要按照一定的順序進(jìn)行。首先是要將主軸鏈孔中心線和前后軸承內(nèi)環(huán)安裝至同一個水平線上，確保其橫截面位于同一個軸向，減少誤差值；其次是要在裝配主軸前，測量好軸承內(nèi)外的跳動量，并及時記錄在案，為接下來的安裝奠定基礎(chǔ)；最后要根據(jù)主軸軸承不同的裝配需要確定不容的徑向跳動量數(shù)值。由于機床在運行過程中存在一定的跳動，因此以上所述的步驟在安裝過程中還要根據(jù)不同的變化做出調(diào)整，根據(jù)主軸各個元件跳動的最高值和最低值、最高點和最低點確定出一個平均值，以此作為基數(shù)定向裝配。

2.3 軸承鎖緊螺母的調(diào)整

矯正螺母的差值是提高機床改造精度的又一方面。由于螺母內(nèi)圈存在螺紋，因此每個螺母在擰緊后會存在一定的差值，可能會造成軸承存在些許傾斜和誤差。矯正這個差值可以通過擰緊螺母后修正偏差值的方式將誤差值降至最小。具體的操作方法是，首先將主軸軸承的螺母擰緊，測量是其偏轉(zhuǎn)的差值，并在螺母上標(biāo)記出偏差的具體位置；其次將螺母擰下，在做出標(biāo)記的位置按照記錄的偏差值打磨修正；然后再將螺母擰緊重新測量偏差值。通過反復(fù)重復(fù)這個過程直至主軸的旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。

3 主傳動機械部分的改進(jìn)

機床的速度控制一般通過主軸齒輪箱和手工拉動撥叉來實現(xiàn)。主軸齒輪箱能夠?qū)崿F(xiàn)普通速度的控制，手工拉動撥叉控制的是變速。不同的加工零件對機床主軸的速度有著不同的要求，因此在改進(jìn)舊機床時需要保證機床的主軸能夠滿足不同轉(zhuǎn)速的要求。一般情況下，機械齒輪是控制機床變速的重要零件，由于機械齒輪的檔數(shù)數(shù)量很大，因此變速箱的體積也相應(yīng)的十分龐大，在加工的過程中，齒輪由于飛速的旋轉(zhuǎn)在產(chǎn)生巨大工業(yè)噪音的同時，也由于其體積和質(zhì)量過于龐大，使得運轉(zhuǎn)過程中的偏移很大，對機床整體偏移產(chǎn)生很大的影響。在改造過程中可以通過改變電流控制的方式增大輸出的轉(zhuǎn)矩，如采用交流或者直流電動機來控制機床的變速。

另外還可以考慮在使用原有主軸交流電動機的基礎(chǔ)上，增加一個變頻器，通過交流變頻的方式調(diào)節(jié)速度。針對機床的齒輪箱，可以根據(jù)齒輪的磨損程度來判定是否需要更換齒輪來提高運轉(zhuǎn)精度。如無需更換，可以考慮減少需要變換的檔數(shù)，并將手動變速的設(shè)備更換為電氣自動換擋的設(shè)備。

4 結(jié)束語

提高舊機床數(shù)控改造后的機械精度過程中需要面臨的問題千變?nèi)f化，改造方式也是多種多樣，具體采用何種方式一方面需要操作人員不斷學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識、積累相關(guān)的經(jīng)驗，另一方面還要根據(jù)具體的情況靈活判斷，通過綜合應(yīng)用多種技術(shù)手段，達(dá)到數(shù)控機床改造的精度標(biāo)準(zhǔn)。

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