淺析機床數控化改造機電設計相關問題①

周游

摘 ? 要：社會的進一步發展，促使現階段我國機械制造行業發展速度不斷加快，此種背景下，如何提升數控機床質量，保證機械制造效率，成為當下亟待解決的問題之一。基于此，本文立足于數控機床改造角度，分析了數控機床改造的必要性，研究了改造基本分類與具體內容。希望以下內容的論述可以推動我國數控機床行業穩步發展。

關鍵詞：數控機床 ?機床改造 ?機電設計

中圖分類號：F407 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0063-02

近幾年，隨著我國經濟水平的不斷提升，機械制造市場需求量不斷增加，為可以滿足各類市場需求，傳統機床需要進一步革新，數控機床改造成為一種必然趨勢。但是改造過程中，機床內部機電系統設計仍然存在一定問題，最終的成品性能無法達到預期需求。因此，對機床數控化改造機電設計相關問題研究有著鮮明現實意義。

1 ?機床數控化改造的必要性

隨著改革開放的不斷深入，我國機械制造業發展可謂是更上一層樓，但是在新時代以及新經濟市場的多重影響下，我國機械制造行業不僅需要面臨國內市場競爭，而且需要面臨國外市場壓力。機床作為機械生產的基礎組成部分，是機械制造行業發展的動力所在，只有機床質量性能提升，才能提升相關企業的競爭力。除此之外，我國的機械制造水平與發達國家相比還比較低，很多企業仍然在使用傳統的老式機床，大大影響著我國機械制造效率和質量。要想改變這種現狀，提高我國機械制造業在國際舞臺中的競爭力，機床數控化改造顯得尤為重要。所以機床的數控化改造十分必要。

2 ?機床數控化改造機電設計分類

數控化改造大致可以分為四個方面：第一，需要將傳統車床改變為CNC車床，在其原有基礎之上增加數控系統，促使傳統機床在使用工程中可以完成自動化操作，讓機床帶有必要的NC功能。第二，對傳統機床性能進行分析，排除機床故障，其目的在于保證傳統機床性能良好，為后續機床革新打下堅實的基礎。第三，對傳統機零件進行更新換代，這樣做的目的在于，保證傳統機床內部結構穩定，這樣后續的改造才能正常進行。要求，零件的改造不僅需要保證零件與設備精度、性能，而且在更換完成之后，零件可以正常發揮作用，不會影響機床作業效率凈。第四，進行傳統工藝優化與創新，增加其它類型的先進技術，以求可以提升機床工作效率。這一部分的設計是最為重要設計內容之一，因為相比于傳統機床而言，數控機床的優越性主要表現在技術應用角度。數控機床無論是技術內容還是技術種類都要高于傳統機床。而前三部分的設計則是為最后技術融合打基礎。因為很多技術在應用的過程中都需要高精度設備以及精密零件支撐。

3 ?機床數控化改造機電設計內容

3.1 進給系統的改造

立足于傳統機床而言，其內部進給系統主要是應用T型絲杠滑動達到目的，此種形式在實際應用過程中不僅會產生較為強大的摩擦力，而且長時間應用還會影響零件的傳動效率，這也是導致機床無法高速運轉，無法實現自動化的基本原因。除此之外，在常見的運動過程中，機床會因為磨損，性能逐漸降低，影響機床正常使用與壽命。針對以上問題，本文建議可以把傳統的滑動絲杠副更換為滾動形式，然后將步進電機與改造之后的絲杠副進行連接，這樣原有的絲杠副就可以在PLC控制下實現自動化。

3.2 主軸部分改造分析

在車削加工過程中，車床運動的核心在于機床內部主軸，主軸將會在工件的帶動下進行規定形式運轉，這樣就可以進一步降低機床運動損耗以及作業負擔，從而延長機床使用壽命。除此之外，主軸作為重要組成部分之一，不僅是機床正常作業的基礎，也是聯系各類零件的關鍵點，可以說主軸的運動帶動了整個機床的正常運動。對于該方面的改造需要從多個角度進行綜合分析，既要保證主軸運行質量以及運行功效，而其需要保證改造之后的主軸具有良好的適應性與延展性，這樣才能在數控機床中發揮重要作用。從實際設計與應用角度而言，改造前后的機床，通過對比可以發現明顯的差異性，數控機床主軸箱當中包含有電主軸、變頻電機以及變頻器[1]。實際改造過程中應該注意，為保證機床基本性能與完整性，需要對原有的主軸箱進行保護，如果在改造過程中必須進行改動，也需要盡量降低改幅度與范圍。

改造中，如果原有機床性能良好，不需要進行換擋處理，則需要對主軸箱內部的齒輪組進行固定，固定位置為恒定速度鏈。為保證操作安全，需要在改造開始之前將內部摩擦片應用電焊進行處理。為避免機床液壓系統受到電機影響，或者轉速的變換影響而失靈，需要采用單獨安裝的方法對電機進行處理。

立足于主軸改造基本內容而言，另一個重要的改造部分為“螺紋加工”。在傳統機床中，對零件進行螺紋加工主要是依靠掛輪組，但是此種方法操作起來較為復雜，會影響正常生產效率。籍此，通過在主軸末尾增加光電編碼器的形式，保證主軸運動同步性，當主軸運動與光電編碼器運動速度相同，就可以生產立頂螺紋。其中，絕對式光電碼盤和增量式光電碼盤是常見的兩種光電碼盤，它們的編碼方式不同，國內常用的為增量式光電碼盤。一般來說，常用的光電碼盤上的刻線條數為 1024線就能滿足使用條件。

3.3 刀架部分的改造

刀架可以說是機床中的基礎組成部分，是零件加工的重要載體，在傳統機床中，刀架部分通常情況下需要依靠人力手動完成，只有一小部分可以在液壓以及電力的作用下自行作業。在數控化改造過程中，需要設法將刀架改造為電動形式，并且需要保證刀架作業效率與精準度。

對于刀架的改造主要分為兩種方法，一種是立式電動，一種是臥式轉塔。第一種刀架還分為四工位刀架以及六工位刀架兩種的，而第二種刀架最多可以安裝12刀。

3.4 潤滑部分改造

潤滑部分改造是必須考慮的問題之一，尤其是機床的數控化改造。因為在改造完成之后，機床的正常工作狀態以及工作形式將會發生極大程度改變，對于零件狀態與質量的要求更高，而潤滑部分則是支撐零件正常運行，順利生產的基礎所在。

該部分的改造應該立足于傳統潤滑構建基礎之上進行考慮，通過對老式機床潤滑部分進行分析可以發現，除了主軸箱在運行生產過程中不需要定期潤滑處理之外，其它的構件，例如導軌以及光桿等都需要定期進行油脂潤滑處理，或者是直接注油處理。然而，潤滑處理勢必會影響各類構件精度，進而導致機床穩定性逐漸下降，這對于生產與運維而言十分不利，不符合可持續發展需求。

在實際改造過程，通常情況下都需要對潤滑部分進行改造，改造的形式大致可以分為兩種，一種形式是自動潤滑，主要由編程進行控制，完成定期潤滑操作;另一種是手動潤滑方式，也就是經由人工進行定期潤滑處理。潤滑處理方式通常情況下會選擇定時、定量稀油供給方式。需要注意，不同構件采用的潤滑方式存在一定的差異性。

4 ?結語

綜上所述，傳統機床的數控化改造是一種必然趨勢，做為改造的重點以及難點，如何保證機床機電設計質量，成為決定數控機床性能的重要內容。本文立足于機床基本組成，對其機電改造進行綜合論述，并且提出了其中的注意事項與改造內容，希望可以為傳統機床的數控改造提供一定借鑒，推動機械制造行業穩步發展。

參考文獻

[1] 劉步遠.關于機床數控化改造機電設計相關問題的思考[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2019（4）：157，159.

[2] 李學光，隋禮輝，陳莉丹，等.基于開放式數控系統的CGM6125機床數控化改造設計[J].機床與液壓，2016，44（4）：1-5.

[3] 梅峰，張淼.西門子：致力于中國制造生產力的提升——訪西門子（中國）有限公司數字化工廠集團運動控制部機床數控系統總經理許政順[J].金屬加工（冷加工），2015（5）：2-3.