舊機床數控化改造中的機械精度控制

黎世輝+王囡

摘 要 近些年來，世界各國對資源節約相關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造更多的社會財富和更大的經濟效益成為了世界各國政府不斷努力的方向。機械生產領域是降低工業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，為提高舊機床數控改造后的精度值提供了一個方法。

關鍵詞 機械精度；舊機床；機床改造；數控機床

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

隨著我國加入世界貿易組織后，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。在工業生產中，如果能夠對廢舊機床實現成功的改造意味著能夠大幅度的降低生產成本，創造更加豐厚的經濟效益。為了保證改造后的機床與一般機床生產的零部件在質量上盡可能的相同，以實現數控機床的成功改造，提高機床的精準度是關鍵，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和質量。因此，在改造和翻修舊機床時，必須重點恢復舊機床的機械加工精準度。機床軌、小滑板，主軸組件以及主傳動機械部分是機床的關鍵部分，為了提高舊機床加工的精度，必須重點關注這三個部分的加工修復和維修改進。

1 對機床軌、小滑板的加工修復

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

1.1 傳統修復方法

數控機床的軌道的材質一般為鑄鐵，傳統數控機床改造時為了恢復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。為了重新恢復硬度，需要重新進行淬火處理，但是淬火設備體積較大，成本較高，一般使用機床的生產廠家難以提供這樣的裝置，因此傳統的修復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 新的修復方案

如何采用一種新的方式代替傳統打磨、重新淬火的改造方式成為了近些年來機床改造領域專家和工作人員的目標。在經過大量的工藝研究、實驗室試驗及實際生產操作后，納米復合電刷鍍技術的效果凸現出來，成功的修復了數以百臺的舊數控機床，并大幅度的提高了其機械精度。納米復合電刷鍍技術是使用脈沖電刷焊技術，并結合粘結工藝，通過修復機床導軌和小滑板上的舊劃痕來恢復其光滑程度，并且增強了耐磨程度。其中脈沖電刷焊技術的主要作用是增強改造后機床的耐磨性。

2 主軸組件旋轉精度調整與維修

當主軸旋轉時，由于種種原因，其旋轉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中心線，實際旋轉中心線與理想旋轉中心線的偏移量，稱為主軸組件的旋轉精度，亦可指機床在空運轉時，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。在維修時，主軸及軸承鎖緊螺母主要采用修復恢復其精度，而正確的裝配方式是提高主軸旋轉精度的重要環節。

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誤差，加工主軸時的精準程度直接形象到主軸相關組件的精度。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，并及時調整，確保主軸相關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。軸承關系著旋轉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控改造后的機械精度的關鍵步驟。軸承的裝配要按照一定的順序進行。首先是要將主軸鏈孔中心線和前后軸承內環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，測量好軸承內外的跳動量，并及時記錄在案，為接下來的安裝奠定基礎；最后要根據主軸軸承不同的裝配需要確定不容的徑向跳動量數值。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不同的變化做出調整，根據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，以此作為基數定向裝配。

2.3 軸承鎖緊螺母的調整

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，測量是其偏轉的差值，并在螺母上標記出偏差的具體位置；其次將螺母擰下，在做出標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。通過反復重復這個過程直至主軸的旋轉精度達到標準為止。

3 主傳動機械部分的改進

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。主軸齒輪箱能夠實現普通速度的控制，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，因此在改進舊機床時需要保證機床的主軸能夠滿足不同轉速的要求。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數量很大，因此變速箱的體積也相應的十分龐大，在加工的過程中，齒輪由于飛速的旋轉在產生巨大工業噪音的同時，也由于其體積和質量過于龐大，使得運轉過程中的偏移很大，對機床整體偏移產生很大的影響。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上，增加一個變頻器，通過交流變頻的方式調節速度。針對機床的齒輪箱，可以根據齒輪的磨損程度來判定是否需要更換齒輪來提高運轉精度。如無需更換，可以考慮減少需要變換的檔數，并將手動變速的設備更換為電氣自動換擋的設備。

4 結束語

提高舊機床數控改造后的機械精度過程中需要面臨的問題千變萬化，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習專業技術知識、積累相關的經驗，另一方面還要根據具體的情況靈活判斷，通過綜合應用多種技術手段，達到數控機床改造的精度標準。

參考文獻

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