普通車床數(shù)控化改造的探索與研究

孔翠翠

（商丘技師學(xué)院 河南商丘 476000）

普通車床數(shù)控化改造的探索與研究

孔翠翠

（商丘技師學(xué)院 河南商丘 476000）

隨著我國社會(huì)發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，很多企業(yè)所使用的普通機(jī)床很難能滿足市場(chǎng)的需求，這種機(jī)床使用起來較為危險(xiǎn)，并且勞動(dòng)強(qiáng)度較大。越來越多的企業(yè)逐步考慮使用數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床可解決普通機(jī)床的眾多不足，可以對(duì)一些要求精度高的工件加工，同時(shí)還具備自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)補(bǔ)償及自動(dòng)監(jiān)控的功能，但是數(shù)控機(jī)床成本較高，短期內(nèi)無法取得經(jīng)濟(jì)效益，為了解決這一問題，本文提出對(duì)普通機(jī)床通過改造升級(jí)為數(shù)控機(jī)床，本文主要介紹了常規(guī)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的基本方案，不針對(duì)某一種車床。改造方案包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)，性能與精度的選擇。

數(shù)控機(jī)床；改造；方案

引言

我國目前的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且很多是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成木高、供貨期長等問題，從而在國際、國內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率[1]。

1 普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。機(jī)電一體化最為有代表性的設(shè)備就是數(shù)控車床，而我們工業(yè)生產(chǎn)所使用的普通車床和它有著很多相同之處，當(dāng)代市場(chǎng)上使用的數(shù)控機(jī)床不是在原有機(jī)床基礎(chǔ)上對(duì)部分功能加以改造而成，更不是在原有機(jī)床上加上所謂的控制系統(tǒng)。對(duì)于現(xiàn)在使用的數(shù)控車床，尤其是一些加工中心，不管是從主傳動(dòng)系統(tǒng)，一些輔助功能，還是從支撐部件和刀具系統(tǒng)以及車床的外部形狀都與原有的傳統(tǒng)車床發(fā)生了很大變化，慢慢在形成現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的一些特殊結(jié)構(gòu)。如果要對(duì)普通車床進(jìn)行改造，應(yīng)該考慮眾多數(shù)控機(jī)床要素，盡量做到使普通機(jī)床的各項(xiàng)指標(biāo)接近數(shù)控機(jī)床。

一般的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)包括控制介質(zhì)、數(shù)控部分、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體四大部分構(gòu)成，其組成框圖如圖1所示。

圖1 數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)組成框圖

2 數(shù)控車床的性能和精度的選擇

普通機(jī)床要想進(jìn)行數(shù)控化改造需要滿足兩個(gè)條件：①機(jī)床進(jìn)行改造的費(fèi)用要滿足實(shí)際情況，改造之前一定要對(duì)機(jī)床進(jìn)行性能評(píng)估；②機(jī)床本身的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)要滿足數(shù)控機(jī)床的剛性需求。換句話說并不是一切普通機(jī)床都可以進(jìn)數(shù)控改造，一般改裝之后的數(shù)控機(jī)床可以加工的材料最大回轉(zhuǎn)直徑和主電動(dòng)機(jī)功率等重要參數(shù)不會(huì)有太大變動(dòng)。對(duì)于其它像加工材料的圓柱度，平面度和直線度等性能參數(shù)的好壞取決于機(jī)床本身的固有標(biāo)準(zhǔn)。改造前最為主要的性能參數(shù)應(yīng)該是對(duì)機(jī)床的精度控制以及性能控制來決定[2]。

（1）軸變速方法、級(jí)數(shù)、轉(zhuǎn)速范圍、功率以及是否需要數(shù)控制動(dòng)停車等。

（2）采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。

（3）給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)是否需要改裝成滾珠絲杠傳動(dòng)。

（4）刀架是否需要配置自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，若配置需要確定工位數(shù)。

（5）還有一些其他的性能指標(biāo)如下。

①插補(bǔ)功能：車床加工需具備直線和圓弧插補(bǔ)功能。②刀具補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償：為了保證一定的加工精度，一般需考慮設(shè)置刀補(bǔ)和間隙補(bǔ)償功能。③顯示功能：采用數(shù)碼管或者液晶顯示功能，所要顯示的數(shù)字多少等要素要依據(jù)具體車床加工功能決定。④診斷功能：為了避免出現(xiàn)操作者錯(cuò)誤輸入的程序造成錯(cuò)誤動(dòng)作，對(duì)數(shù)控改造系統(tǒng)加入自動(dòng)診斷保護(hù)功能，使系統(tǒng)可以指示機(jī)床發(fā)生故障或者功能失效的位置等。

3 車床數(shù)控改造方案

在確定了機(jī)床性能以及精度的情況下，由精度和性能進(jìn)一步確定對(duì)普通機(jī)床改造的方案。對(duì)普通機(jī)床的數(shù)控改造技術(shù)逐漸成熟，一般都是采用專業(yè)化機(jī)床數(shù)控改造系統(tǒng)進(jìn)行改造，這種系統(tǒng)的性能和功能能夠滿足一般車床改造需求。常規(guī)的車床改造方案主要通過以下幾個(gè)方面考慮。先進(jìn)行對(duì)車床的性能進(jìn)行評(píng)估，確定可以進(jìn)行數(shù)控改造，接著對(duì)被改造車床配備專用數(shù)控改造系統(tǒng)，把原來的滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)更換為滾珠絲杠傳動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)自動(dòng)換刀功能要配備自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架來實(shí)現(xiàn)，配置脈沖發(fā)生器來完成螺紋加工功能。

對(duì)于一套較為完善的經(jīng)濟(jì)型專用數(shù)控改造系統(tǒng)應(yīng)該具備以下最為基本的配備和功能：

①系統(tǒng)主控一定是具有智能控制的微處理器，應(yīng)該具備可以自主代碼編寫，刀具補(bǔ)償，數(shù)碼管或者液晶顯示二坐標(biāo)，螺紋加工控制，圓弧和直線插補(bǔ)。②配備專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制精度對(duì)于上下Z向至少為0.01mm，左右X向至少為0.005mm，還應(yīng)該兼顧相應(yīng)的導(dǎo)程絲杠相配套功能。③加工程序的設(shè)定和代碼的編寫要依靠外接控制面板完成，并且要具備掉電自動(dòng)保護(hù)功能；還要是系統(tǒng)具有對(duì)代碼可以進(jìn)試驗(yàn)性運(yùn)行以及實(shí)時(shí)編輯。④可以對(duì)代碼進(jìn)行循環(huán)或者單步或者連續(xù)執(zhí)行的功能，除此之外還應(yīng)該具有超量程警報(bào)以及機(jī)械極限位置自動(dòng)限位等各類數(shù)控基木功能。

4 結(jié)論

上述常規(guī)對(duì)普通機(jī)床數(shù)控改造的方案經(jīng)過很多實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造之后運(yùn)行非常穩(wěn)定，而且非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用，這種對(duì)普通機(jī)床的改造涉及了了眾多領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)，電子信息，機(jī)械，是一項(xiàng)理論和實(shí)際相結(jié)合緊密的系統(tǒng)工程。對(duì)車床改造之前一定要做好充分論證和相關(guān)技術(shù)及材料準(zhǔn)備工作。改造過程中，本著先易后難原則，把相關(guān)電氣改造和機(jī)械修理有效結(jié)合一起。事實(shí)也證明：這種改造方案使用了很少的資金，卻能夠把普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床，給很多企業(yè)創(chuàng)造更多的價(jià)值。

[1]劉杰.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造的優(yōu)化方案探索[J].中國機(jī)械，2014.

[2]黃世寧.淺談數(shù)控機(jī)床電氣改造中應(yīng)注意的問題[J].科技資訊，2012.

TG659

A

1004-7344（2016）32-0244-01

2016-10-24

孔翠翠（1985-），女，河南商丘人，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造。