普通機床數控化改造技術研究

劉洪睿++劉子華

摘 要：從大量的實踐上可以證明機床數控改造市場在我國還有很大的發展空間，通過改造使數控技術更加的實用性、經濟性。在進行改造前，要首先做好技術準備以確保在實際的改造中更加的安全。尤其值得注意的是在對普通的機床進行改造時，要將各項指標盡可能的與數控機床相接近。

關鍵詞：數控技術：機械加工：機床研究

目前，我國機械制造加工行業正在經歷著深刻的轉型。從普通機床到數控化機床的轉型不僅關系著企業命脈，也關乎整個國家的富強。在我國如此大的市場潛力下，普通機床數控化改造必將在今后幾年中逐步壯大發展。因為普通機床的缺點在競爭如此激烈的機械制造加工行業處于相當的劣勢，無法保證企業在同行業間具有絕對的競爭力。所以這是企業必須要面對的，也是市場經濟下我國機械制造加工行業騰飛必經之路。

一、機床數控化發展現狀

2011年國務院下發“十二五”工業轉型升級規劃，要求繼續推進數控機床重大專項的進一步實施。現在，國內約有6%的機床采用全閉環數控系統而發達國家已接近70%。很明顯，國內機床轉型升級已成為制造業發展的熱門方向。在世界經濟不景氣的大環境下，2015年我國數控機床進口額同比增長了42%，極大地鼓勵了國外數控公司服務國內機床市場的熱情，他們有針對性地調整了對我國的銷售策略。如海德漢公司加速高端數控系統的推廣，將iTNC530型等先進數控系統引進到我國，再配以他們的光柵尺和編碼器，為國內高端機床應用提供了全套服務平臺，推進了國內高檔機床數控化的發展；西門子數控公司除了進一步推廣應用840D系列高檔數控系統外，還將未來工作重點轉向我國中低端市場，如828D BASIC M/T復合加工數控系統等的二次開發功能進一步拉近了和國內制造商、用戶間的實用距離。我國機床數控系統配套率現階段還是較低的，而該公司更看中了用戶注重系統品牌、穩定性、易開放性、易維護性等特點，大量的銷售網點增強了他們快速響應用戶需求的能力，其系列系統不斷占有國內所有檔次機床配套市場，使其成為了國內機床市場配套強者，對國內數控廠家沖擊很大，進一步加劇了數控系統市場的競爭性。

二、機床數控改造的實例分析

數控車床是機床數控的一個典型代表，在原有的機床結構上進行重新設計，不僅僅是對局部的改進，而是對數控機床的加工精度、生產效率、表面質量等提出了更高的要求。在對普通機床的改造過程中，要結合多種情況，使普通機床的各項性能達到指定的標準并與數控機床相接近。在加工時采用現代的數控技術，主要是對動力系統、主傳動系統、刀具系統等部件結構進行整體的布局和改造，形成數控機床的獨特結構系統。目前的數控機床改造技術已經日趨成熟，可以根據性能及精度等基本內容來選擇改造方案。主要的車床數控改造系統應具備以下的功能：具有連續執行程序、循環執行程序、超程報警、程序自動終止等基本的功能；內部設有電機驅動系統，通常能將精確度設置在：X向為0.005mm，Z為0.11mm；可以對加工程序進行現場的編輯和修改，將代碼編制輸入，然后再存儲器里自動存儲。尤其值得注意的是：采用單片機為主控CPU，具有直線和圓弧插補、刀具補償、數碼管坐標同時顯示等功能。在改造過程中，對數控車床的性能和精度的選擇在對舊機床的改造時，應具備兩個條件：首先，機床的改造要經濟實惠，費用得當，在改造前應該提前進行改造的費用預算，將成本降到最低。這樣，就可以將車床的加工工件的直徑最大化。其次，所選用的機床一定要有足夠的剛性。以CA6140 型普通車床的數控改造為例，可以采用較為簡單的改造方案。將改造后的車床上安裝兩個電機，進行驅動時可以通過減速齒輪和縱橫向絲杠帶動著車床的進給運動。為了減少工作量，可以利用原絲杠螺母，橫向和縱向分別驅動電機。縱向驅動電機和減速箱一般都安裝在床身尾部，工作時縱向絲杠傳動的離合器還處于脫開階段。同理，橫向的驅動器在工作時處于空檔的狀態。改進后的量值要依靠減速齒輪比、絲杠導程、電機步距角來計算，三者之間存在一定的關系和聯系，可以通過公式表述：

（θ /360）×（ac/bd）×T= δ

T表示所驅動的絲杠導程；θ為電機的步驟角度；δ為脈沖當量值。此外，CA6140 型普通車床的數控的進給運動所選用的速度之分別為：快速移動：X 向（通常為1.3-3 m/min）；Z 向（通常為1.4-4m/min）；進給速度：X 向（通常為15—100 mm/min）；Z 向（通常為10-400mm/min）；脈沖當量要控制在小于0.025-0.005 mm 之內。X向和Z 向要成2 倍的關系。通常情況下，在車床改造完畢后，還要對安裝的部件進行重新的調試和驗收，保證車床的安裝位置和性能準確。對車床的檢測和驗收是一項系統的工作，要全面檢查各個器件和插件以及電路的連接情況，最后進行數控的系統連接。在選擇電機參數時要依據機床的型號來選擇，CA6140 型普通車床的數控改造中多數采用8-15（N·m）的電機。在此類的車床改造中，如果數控系統并未發生故障，或者在檢測滑動絲杠螺母時出現了磨損等現象，就要減小阻力以提高電機的有效功率。加工的螺距范圍一般是控制在10mm 以內，選用步進電機驅動，對自動刀架進行重新設置工位數，改變滾珠絲杠的傳動方向。機床的滑動齒輪是集中在變速箱和主軸箱中，除了具有良好的摩擦性能外，還具有足夠的剛性，數控的齒輪使用率要較普通的機床高。其突出的優勢為精度高，不受摩擦阻力的影響。

三、結束語

目前，我國的機床數控化率還不足3%，因此，機床數控的改造在我國還有很大的發展空間。機床數控的改造主要包括數控系統的選擇、機械部件的改裝以及機床數控的改造方法和步驟，通過這些改造可以全面的分析出在數控改造中所存在的具體問題。鑒于我國目前所采用的普通機床加工出來的產品普遍缺乏市場競爭力、品種少、成本高、質量差等劣勢，我國有必要提高機床的數控化率，加強國際化的市場競爭力。

參考文獻：

[1]段斌華.超重型精密數控軋輥磨床設計[J].精密制造與自動化，2015.

[2]張艷春.數控軋輥磨床頭架可回轉主軸的設計[J].精密制造與自動化，2014.