車床的數控改造

喬廷婷

目前，國內中小型機加企業中仍有大量的普通車床服役。普通c車床生產效率低下，加工精度不高，不適應現代加工制造業發展。為了提高生產效率和加工精度，有必要對在用普通車床進行數控化改造，而且還能控制生產成本。

一、車床數控改造的內容

普通車床數控改造主要內容有：

1.恢復原功能——對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復;2.數控化——在普通機床上加數顯裝置或加數控系統;3.翻新——為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度;對其不能滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新;4.技術更新或技術創新——為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新。

二、數控系統的選擇

選擇數控系統時主要是根據數控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求來確定。1.開環系統——該系統的伺服驅動裝置是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。這種系統不需要位置和速度反饋，位移精度主要決定于步進電機的角位移精度和齒輪絲杠等傳動元件的精度，所以位移精度低。但系統結構簡單、調試維修方便、工作可靠、成本低、易改裝成功。2.閉環系統——該系統由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置信號反饋給計算機，與給定值進行比較，將兩者的差值放大并變換，驅動執行機構，以消除偏差。此系統復雜、成本高、對環境溫度要求嚴。但系統精度高、速度快、功率大。可根據產品技術要求，決定是否采用。3.半閉環系統——半閉環系統檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內的部分元件的誤差，因此，其精度比閉環系統的精度低，但是其結構與調試都較閉環系統簡單。

三、機床數控改造主要步驟

1.改造方案的確定（1）機械修理與電氣改造相結合。一般來說，需進行電氣改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理的要求、范圍和內容;也要確定因電氣改造而需進行機械結構改造的要求和內容;還要確定電氣改造與機械修理、改造之間的交錯時間要求。機械性能的完好是電氣改造成功的基礎。（2）先易后難、先局部后全局。確定改造步驟時，應把整個電氣部分改造分成若干個子系統進行，待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作。在每個子系統工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，使人的注意力能集中到關鍵地方。（3）根據使用條件選擇系統。針對改造對象確定它的環境和條件，這對選擇電氣系統的防護、抗干擾、自冷卻及空氣過濾等性能可提供正確的依據。電氣系統選擇時還必須考慮成熟產品，它們性能應合理實用、有備件可提供維修支持、功能可滿足當前和今后若干年內的發展要求等。

2.改造的技術準備

（1）機械部分準備。為配合電氣改造的機械大修工作應先期完成。同時對需拆、改和加工的部分等應事先規劃，要與整個改造工作銜接得當。

（2）新舊系統接口的轉換設計。根據每臺設備改造范圍不同，需事先設計接口部分轉換，若全部改造的，應設H-IL電轉換接口、操作面板控制與配置、互聯部分接入點、參數測量點、維修位置等。要求操作與維修方便合理、線路走向通順、中小連接點少、強弱電干擾最小、備有適當裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數模轉換等，必要時需自行制作轉換接口。（3）操作和編程人員的技術培訓。培訓內容一般應包括：①新的操作面板配置、功能、指示含義;②新系統的功能范圍、使用方法及與舊系統的差別;③維護保養要求;④ 編程標準與自動化編程等。重點是弄懂、弄通操作說明書和編程說明書。

3.改造的實施

（1）原機床的全面保養。原機床經長期使用后，需要進行全面保養。其次，應對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，并記錄在案。這樣既可對改造工作起指導參考作用，又可在改造結束時作對比分析用。

（2）保留的電氣部分最佳化調整。若對電氣系統作局部改造，則應對保留電氣部分進行保養和最佳化調整，如強電部分的零件更換、電機的保養、變壓器的烘干絕緣、污染的清潔、通風冷卻裝置的清洗、伺服驅動裝置的最佳化調整、老化電線電纜的更新、連接件的緊固等。只有對保留的電氣部分做好過細的最佳化調整，才能保證改造后的機床有較低的故障率。（3）原系統拆除。原系統的拆除必須對照原圖紙仔細進行，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆。在拆的過程中也會發現一些新系統設計中的欠缺之處，應及時補充與修正。拆下的系統要妥善保管，以備萬一改造不成功時恢復使用。還有一定使用價值的，可作備件。（4）合理安排新系統位置及布線。連線工作必須分工明確，有一人復查檢驗，以確保連線工藝規范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。（5）調試。調試必須按事先確定的步驟和要求進行。調試中首先試安全保護系統靈敏度，防止人身和設備事故發生。調試現場必須清理干凈;各運動坐標拖板處于全行程中心位置;能空載試驗的，先空載后加載;能模擬試驗的，先模擬后實動;能手動的，先手動后自動。（6）驗收及后期工作。機床的各項機械性能應達到要求，幾何精度應在規定的范圍內。可以參照國內外有關數控機床切削試件標準，在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削。圖紙、資料留存備修。

（作者單位：陸軍裝甲兵學院士官學校）