經濟型數控機床改造的優化方案研究

畢妍

摘 要：機械制造業的發展關系到一個國家在世界上的工業生產地位，其中機床制造又是機械制造業的核心領域，為此，有必要對我國機床制造業進行合理化改造，以提高我國機床制造業的綜合競爭實力。文章將對機床制造數控化發展趨勢和改造過程提出系統化建議，并重點提出了改造時所要注意的問題。

關鍵詞：微機數控；改造原則；改造原理

1 微機數控機床的改造原理

傳統機床的生產制造是通過電機設備的帶動來實現機床的加工運轉，在此期間，要經由人工操作模式對生產流程加以操控，以達到零部件加工的目的。微機數控機床改造是在上述基礎上對必要的部件進行改造，使其適用于微機控制系統，同時，要在機床設備中安裝微機控制系統，以其代替人工操作來控制電機，進而帶動車床的運轉。微機數控機床改造部件主要由單板機、控制程序、零件加工程序、驅動電源裝置，收發信板、功率步進電機等組成。圖1表示了經濟型數控車床的系統裝置框圖。

在圖1所示的系統裝置中，單板機在控制程序的控制下，可以使數控系統具有直線插補和圓弧插補加工工件輪廓的功能；具有進給速度控制和快速回零的功能；具有刀具補償和反向間隙補償的功能，以及其它多種功能。當零件加工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進給速度后，控制程序就會通過單板機按照所輸入的零件加工程序發出一系列的脈沖信號。經隔離放大以后，分別驅動z向和X向功率步進電機，使刀架按照要求的方向、速度和位移量實現縱向和橫向運動。從而構成了一個經濟型開環數控系統。

2 數控機床改造時的技術選擇和遵循原則

2.1 如何科學的選擇控制系統

在機床改造環節中，對于數控系統的選擇至關重要。不同的部件參數對于改造后的機床成本，性能和各項操作指標都具有不同影響，因此，在選擇控制系統時，要兼顧適用性和經濟型原則。首先，企業對于要改造的機床設備的性能要進行事先備案，以便在選擇控制系統時可以更具針對性；其次，在滿足效能目標的基礎上，要對改造資金的預算進行嚴格控制，保證改造的經濟性。由于一些新型機床控制系統具備花樣繁多的控制功能，在選擇時應該挑選適用于企業自身生產需要的系統，對于不必要的控制程序可以相應的刪減。目前在我國企業進行數控機床改造時可以選擇國內生產的系統裝置，例如廣州數控，華中數控系統等等，同時，也可以使用西門子或者一些國外品牌，對于中小型機床改造來說，選擇一些低檔的控制系統就可以滿足其生產需要。另外在選擇時還要注意數控系統的編碼程序，要盡量選擇一些靈活性高，編程速度快的系統編碼程序。

科學的進行數控系統選擇要遵循以下原則：其一，要選擇信譽好的系統生產廠家。在選擇之前，企業要對相關市場狀況進行分析，綜合企業需求和綜合性價比來實施決策。其二，要統一機床的購進廠家，避免在機床改造中使用不同廠家的產品，這樣不利于日后的維修與系統調試。其三，要選擇最適用于企業機床條件的控制設備，不要一味追求價格高昂的產品，忽視了其實用性。

2.2 不同機床條件要選用不同的改造方法

機床數控化改造系統的種類較為豐富，其編碼程序也有很大差別，因此，在選擇時要注意控制系統與機床的匹配度。對于進行批量生產的中小型機床而言，由于其使用較為頻繁，生產量大，在選擇控制系統時要以實用性和性能穩定性為主要選擇依據。在一些生產不見多樣的企業，對于機床改造要注重控制系統功能的兼備性，使其能夠在不同操作要求下進行功能的轉換。微機改造方法主要可以應用于對于不常用的單獨進行零部件生產的機床設備中，這楊可以大大節省改造費用，提高系統的靈活性。

2.3 有針對性的進行機床改造

機床改造范圍的大小，應根據機床自身精度及性能來決定。以臥式車床為例加以說明。對于舊車床的改造范圍，一般都是把原來的機床進給傳動系統，由主軸箱通過掛輪箱帶動進給變速箱，將運動傳給光杠或絲杠。然后再驅動溜板運動的傳動過程，改造為由功率步進電機通過消隙減速齒輪，直接帶動滾珠絲杠，使刀架分別實現縱向運動和橫向運動，進行兩個坐標的控制。

對于精度符合要求的車床，為了實現簡易數控改造，一般都是對車床的部件基本不動，只是把床鞍的縱向滑動絲杠副改造為縱向滾珠絲杠副。在縱向滾珠絲杠的右端安裝一套消隙減速箱和功率步進電機。同時也把中滑板的橫向滑動絲杠副改造為橫向滾珠絲杠副，在橫向滾珠絲杠的外端安裝一套消隙減速箱和功率步進電機，從而使車床的縱向和橫向運動既能用微機系統進行控制，又能由操作者進行普通操作。在機床改造過程中，只要把溜板箱中的開合螺母及中滑板上的滑動螺母拆除，在合適的位置上安裝好滾珠螺母座即可。

2.4 重視機床改造中的輔助設備改造

如果在改造后的簡易數控車床上，采用一把刀可以完成全部車工工序，就沒有必要對刀架進行改造。但有時會出現一個工件需要兩把刀或幾把刀來分別完成兩個或幾個工序的情況，這時可根據每把刀的使用情況，分別進行編程，通過一個程序，使用一把刀，來完成一個工序。使原來普通操作使用的刀架在數控操作時也可以使用。這樣，根據改造后車床的主要加工對象，確定刀架是否需要進行改造，可以使改造費用使用得更加合理，避免發生改造過剩現象。

如果改造后的簡易車床，主要用來加工比較復雜的零件，需要采用三、四把刀才能完成全部車工工序，就必須對刀架部件進行改造。一般可采用安裝有四把刀、由鼠牙盤定位、進行絕對刀位控制的自動回轉刀架比較合適。重復定位誤差可小于0.005mm，精度持久性比較好。這種刀架出廠時，就規定了刀號位置。當需要幾號刀在加工位置時，只需對該刀控制信號口發出信號，刀架就會自動轉到需要的位置。

改造后的簡易數控車床需要加工螺紋時，可以在主軸后端同軸安裝或異軸安裝一個主軸脈沖發生器，作為主軸位置的信號反饋元件。目的是為了檢測主軸轉角的位置，并且將其變化情況輸送給單板機，使單板機能按照所需加工的螺距進行處理。控制縱向步進電機運動，通過縱向滾珠絲杠帶動刀架完成螺紋加工。

3 結束語

對傳統機床進行數控化改造是改變落后機床效能，保證企業經濟效益最大化的有效途徑，在對機床實行正式改造前，企業要對適宜改造的對象做出分類和判斷，并根據實際操作需要進行合理化改造，以保證達到預期改造目標。機床數控改造的總體投資少，改造流程相對簡單，改造時間短，且改造效果能夠依據企業需要而定，改造后的機床能夠在短時間之內投入生產，最大限度降低企業的損失，是企業應該重點加以借鑒的新型技術。

參考文獻

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