經(jīng)濟型數(shù)控機床改造的優(yōu)化方案研究

畢妍

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

關(guān)鍵詞：微機數(shù)控；改造原則；改造原理

1 微機數(shù)控機床的改造原理

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

在圖1所示的系統(tǒng)裝置中，單板機在控制程序的控制下，可以使數(shù)控系統(tǒng)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?shù)墓δ埽约捌渌喾N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(fā)出一系列的脈沖信號。經(jīng)隔離放大以后，分別驅(qū)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(xiàn)縱向和橫向運動。從而構(gòu)成了一個經(jīng)濟型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

2 數(shù)控機床改造時的技術(shù)選擇和遵循原則

2.1 如何科學的選擇控制系統(tǒng)

在機床改造環(huán)節(jié)中，對于數(shù)控系統(tǒng)的選擇至關(guān)重要。不同的部件參數(shù)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(tǒng)時，要兼顧適用性和經(jīng)濟型原則。首先，企業(yè)對于要改造的機床設(shè)備的性能要進行事先備案，以便在選擇控制系統(tǒng)時可以更具針對性；其次，在滿足效能目標的基礎(chǔ)上，要對改造資金的預算進行嚴格控制，保證改造的經(jīng)濟性。由于一些新型機床控制系統(tǒng)具備花樣繁多的控制功能，在選擇時應該挑選適用于企業(yè)自身生產(chǎn)需要的系統(tǒng)，對于不必要的控制程序可以相應的刪減。目前在我國企業(yè)進行數(shù)控機床改造時可以選擇國內(nèi)生產(chǎn)的系統(tǒng)裝置，例如廣州數(shù)控，華中數(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)就可以滿足其生產(chǎn)需要。另外在選擇時還要注意數(shù)控系統(tǒng)的編碼程序，要盡量選擇一些靈活性高，編程速度快的系統(tǒng)編碼程序。

科學的進行數(shù)控系統(tǒng)選擇要遵循以下原則：其一，要選擇信譽好的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家。在選擇之前，企業(yè)要對相關(guān)市場狀況進行分析，綜合企業(yè)需求和綜合性價比來實施決策。其二，要統(tǒng)一機床的購進廠家，避免在機床改造中使用不同廠家的產(chǎn)品，這樣不利于日后的維修與系統(tǒng)調(diào)試。其三，要選擇最適用于企業(yè)機床條件的控制設(shè)備，不要一味追求價格高昂的產(chǎn)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(shù)控化改造系統(tǒng)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(tǒng)與機床的匹配度。對于進行批量生產(chǎn)的中小型機床而言，由于其使用較為頻繁，生產(chǎn)量大，在選擇控制系統(tǒng)時要以實用性和性能穩(wěn)定性為主要選擇依據(jù)。在一些生產(chǎn)不見多樣的企業(yè)，對于機床改造要注重控制系統(tǒng)功能的兼?zhèn)湫裕蛊淠軌蛟诓煌僮饕笙逻M行功能的轉(zhuǎn)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(chǎn)的機床設(shè)備中，這楊可以大大節(jié)省改造費用，提高系統(tǒng)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(jù)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(tǒng)，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(qū)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(xiàn)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(xiàn)簡易數(shù)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(tǒng)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(shè)備改造

如果在改造后的簡易數(shù)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(xiàn)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(jù)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(shù)控操作時也可以使用。這樣，根據(jù)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(fā)生改造過剩現(xiàn)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(zhuǎn)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(guī)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(fā)出信號，刀架就會自動轉(zhuǎn)到需要的位置。

改造后的簡易數(shù)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(fā)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(zhuǎn)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(jié)束語

對傳統(tǒng)機床進行數(shù)控化改造是改變落后機床效能，保證企業(yè)經(jīng)濟效益最大化的有效途徑，在對機床實行正式改造前，企業(yè)要對適宜改造的對象做出分類和判斷，并根據(jù)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(shù)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(jù)企業(yè)需要而定，改造后的機床能夠在短時間之內(nèi)投入生產(chǎn)，最大限度降低企業(yè)的損失，是企業(yè)應該重點加以借鑒的新型技術(shù)。

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