提高數(shù)控銑床四軸改造精度探究

摘 要：為了滿足教學(xué)及技能競賽的要求，廣大高職院校對(duì)四軸數(shù)控銑床的需求越來越大，除了購買之外升級(jí)改造也是行之有效的方法。因此本文針對(duì)數(shù)控銑床四軸改造的精度提高給予了較為切實(shí)可靠的分析研究，在了解其性能和改造特點(diǎn)的基礎(chǔ)上分析了四軸改造提高精度的有效方法，并得到處理問題的具體措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床 四軸改造 精度

前言

數(shù)控設(shè)備升級(jí)改造的現(xiàn)實(shí)意義在于功能的增強(qiáng)。原有的電氣系統(tǒng)由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，與現(xiàn)有的系統(tǒng)比較，技術(shù)上均較為落后，功能也較弱。用少量的投資對(duì)原有數(shù)控設(shè)備的電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，可使舊設(shè)備再生，性能更先進(jìn)。并且相對(duì)添置新設(shè)備來說，成本更低。職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)設(shè)備的升級(jí)改造，是提升學(xué)校實(shí)訓(xùn)水平，增加高質(zhì)量實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量的有效手段。對(duì)落后或面臨淘汰的機(jī)床進(jìn)行改造，能有效的提高它的精度和使用性能，使其在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中發(fā)揮更大的作用。許多職業(yè)院校在購買數(shù)控銑床時(shí)因加工零件及教學(xué)要求不高，一般的數(shù)控銑床就可以完成任務(wù)，為了降低生產(chǎn)及教學(xué)成本，購進(jìn)時(shí)沒有安裝旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)（第4軸）。但隨著學(xué)校及專業(yè)的發(fā)展以及數(shù)控競賽的賽項(xiàng)要求，對(duì)機(jī)床要求越來越高，三軸加工不再能達(dá)到新的加工要求，給機(jī)床增加第4軸功能成了許多職業(yè)院校日益緊迫的任務(wù)。

一、數(shù)控銑床4軸改造的優(yōu)勢

相對(duì)于直接購買，數(shù)控銑床的四軸改造之所以在職業(yè)院校廣泛普及，是基于下列優(yōu)勢特點(diǎn)的存在。

1.1成本低，周期短

越是大的數(shù)控機(jī)床在花費(fèi)的成本差額上就更為巨大。以大型的數(shù)控機(jī)床為例，改造的完全花費(fèi)比起全新購買節(jié)省了1/2左右，并且周期短，完工時(shí)間很快。

1.2鍛煉師資隊(duì)伍，提高教師的科研水平

在改造過程中，從原數(shù)控銑床的診斷、評(píng)估，到數(shù)控系統(tǒng)及電氣元件的選配，再到設(shè)備改裝，相關(guān)教師全程參與。既鍛煉了教師業(yè)務(wù)能力，又提高了教師的科研水平。職業(yè)院校自主研發(fā)改造數(shù)控機(jī)床技術(shù)，這將是為職教教師提高技能和科研能力的一次革命性創(chuàng)新研究。我院多年來一直致力于通過自有師資力量自主解決數(shù)控設(shè)備多軸化升級(jí)改造這一難題。

1.3快速磨合，減少適應(yīng)時(shí)間

經(jīng)升級(jí)改造過的數(shù)控機(jī)床由于從前經(jīng)常使用，改造后又摸清了其各部分的性能，因而后來使用能快速磨合，上手速度較快，減少適應(yīng)時(shí)間，維護(hù)和檢查都能切中要害，完成修理，一經(jīng)完成升級(jí)改造就立馬能實(shí)現(xiàn)良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4根據(jù)新技術(shù)、新工藝的發(fā)展趨勢來選配系統(tǒng)及裝備

有效地完成數(shù)控機(jī)床升級(jí)改造過程，翻新創(chuàng)新技術(shù)，根據(jù)新技術(shù)、新工藝的發(fā)展趨勢來選配系統(tǒng)及裝備，把老舊閑置的機(jī)器改裝后變成具有新能力的機(jī)器。

二、提高數(shù)控銑床四軸改造精度的方法

2.1系統(tǒng)檢查

在進(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造之前，我們應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行系統(tǒng)檢查，以檢查結(jié)果為依據(jù)對(duì)機(jī)床增加第四軸拿出有效的方案。

2.2修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌及主軸精度

導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向與承重。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度是機(jī)床幾何精度的基礎(chǔ)，所以數(shù)控機(jī)床在升級(jí)改造時(shí)，為了保證精度要求，必須修復(fù)導(dǎo)軌的精度。

數(shù)控機(jī)床運(yùn)行時(shí)，由主軸夾持著工件或刀具參加表面成形運(yùn)動(dòng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有重要影響。因而改造時(shí)必須修復(fù)主軸精度。

2.3機(jī)床伺服系統(tǒng)及總體的調(diào)試

數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的調(diào)試，主要檢查的是機(jī)床伺服系統(tǒng)的位置誤差、實(shí)際速度和實(shí)際電流三項(xiàng)。而位置環(huán)增益最為直接的表現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)性能優(yōu)劣，并不能夠隨意的放大，如果可以對(duì)位置環(huán)增益進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，則表示其性能為優(yōu)。一般情況下，數(shù)控裝置中的位置伺服系統(tǒng)可分為兩個(gè)部分，一部分是位置反饋環(huán)，另一部分是速度反饋環(huán)。即數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)中有位置反饋和速度反饋兩個(gè)回路，可根據(jù)伺服機(jī)電參數(shù)手冊進(jìn)行調(diào)試。

數(shù)控機(jī)床總體的調(diào)試是指在機(jī)械、電氣方面做出調(diào)試。不但要從失控?cái)?shù)控機(jī)床設(shè)備上做進(jìn)一步的修調(diào)，盡可能多的消除機(jī)械系統(tǒng)之間的間隙，還要從機(jī)床電氣參數(shù)上進(jìn)行優(yōu)化，使數(shù)控機(jī)床電氣參數(shù)與機(jī)械參數(shù)契合度達(dá)到最優(yōu)。

2.4數(shù)控機(jī)床總體性能的優(yōu)化

一是數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化。系統(tǒng)正常運(yùn)行后，要對(duì)相對(duì)應(yīng)的各坐標(biāo)軸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，比如轉(zhuǎn)速、增益等，使數(shù)控系統(tǒng)以最佳狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)行。

二是機(jī)床機(jī)械部分的調(diào)整。對(duì)于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部分，要對(duì)其軸間的反向間隙、垂直度和傳動(dòng)系統(tǒng)的精度進(jìn)行調(diào)整，以使機(jī)械部分達(dá)到最佳的性能運(yùn)行狀態(tài)。

三是數(shù)控機(jī)床精度的補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床的精度補(bǔ)償分為兩部分，一是軸間反向間隙補(bǔ)償，一是絲杠螺距的補(bǔ)償。因?yàn)槲恢梅答伨幋a器在電動(dòng)機(jī)的末端，半閉環(huán)私服系統(tǒng)消除了軸間的反向間歇，但絲杠本身的間隙仍然存在，把該數(shù)值輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，即可進(jìn)行間隙自動(dòng)補(bǔ)償。

結(jié)束語

本文總結(jié)了數(shù)控銑床四軸改造的優(yōu)勢，為提高改造精度，提出了有效的整改方法和措施。為了提高改造效果，理應(yīng)選用高質(zhì)量的零部件，但也引起價(jià)格提升，這就要視具體情況綜合考慮。本文對(duì)數(shù)控機(jī)床四軸升級(jí)改造的精度提升較為系統(tǒng)地提出了方法，施之于實(shí)踐，成效優(yōu)良。

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作者簡介：

王小軍（1973一），男，講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控技術(shù)。

基金項(xiàng)目：湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目（12C1145）