普通車床的數控化改造

吳康福

摘要：在現代化技術沒有發展以前，我國在長期的工業生產中所采用的很多機械設備都比較落后，其中就包括車床的使用，在經過一次又一次的工業改革之后，普通的車床已經不能適應時代發展的要求，需要做出改進，為此，要采取有效的方法來對現有的普通機床進行數控化改造，這是提高企業競爭力的必由之路。

關鍵詞：普通車床;數控;生產

0 ?引言

普通機床被數控機床所代替，是工業產業自身技術升級和改造的要求，是市場經濟條件下企業想要保持長久競爭力的必要手段。就目前而言，為了應對激烈的市場競爭，很多企業，尤其是中小企業需要進一步提高生產效率，普通機床的數控化改造之路是目前比較理想的、合理的選擇，更是提升我國整體機床數控化發展和普及的有效路徑。

1 ?普通車床數控化改造的意義

鑒于我國目前中小企業數量眾多，他們在很多方面都不能和那些大型的企業集團相比，無論是資金實力還是發展規模，都還存在一定的局限性。因為很多中小型的企業還在使用普通機床進行生產，而為了提高生產效率和應對市場競爭，又不得不對普通機床進行改造，由此可見，我國目前普通機床的數控化改造的發展前景很廣闊。而對普通車床進行數控化的改造無論是對于企業自身來說，還是對于整體的國家工業技術的進步來說，都是有著重要的意義的。

1.1 節省企業開支

數控機床和普通機床的價格相比，高的不是一點半點，這也是為什么很多中小企業沒有使用數控機床的一個非常重要的原因。與購買數控機床相比，對普通機床進行技術改造的費用是要低很多的，一般可以節省60%左右的費用，尤其是那些大型的以及特殊的一些機床設備，在價格差異上就更為明顯。一般情況下，大型普通機床進行數控化改造只需要花費新的數控機床價格的1/3，也就是說如果要對普通機床的結構做出符合數控化要求的改造，只需要花費新的數控機床的價錢的60%的比例即可，并且還可以利用現有的地基，減少浪費問題。

1.2 性能更加穩定可靠

因為數控機床在生產各種零件時，采用的是高科技技術設定各種生產程序，所以，和普通的機床相比，所生產出來的零件不僅檔次會更高，而且質量也要高出很多，成本也會更低，不會因為壓力變形而影響產品的精度。在加工時，一般只需要更改數控程序就可以，由于數控化機床的自動化程度比較高，也可以大大減輕生產人員的勞動強度。

1.3 提高生產效率

對普通機床進行改造的目的，一個不可忽視的原因就是要提高生產效率，在對普通機床進行數控化改造之后，零件加工等各種機械加工基本上可以實現自動化、電子化，在效率上要比普通機床的生產效率要提高3-5倍，對于復雜零件的加工，難度也會大大降低，這就會縮短生產準備周期，大大節省生產準備的時間，相應的也就提高了生產效率和降低了生產成本，而且作為工作人員來說，可以減少人員的使用，但相應的會對工作人員的技術水平要求更高。

2 ?普通車床的數控化改造方案

就我國目前的狀況來看，在很多企業中都有普通機床的存在，如果完全用數控機床來替代普通機床，不僅會加大企業的經濟負擔，而且也會產生大量的浪費，為此，目前最佳的辦法就是對企業現有的普通機床進行數控化的改造，在減少企業負擔和經營成本的同時，也可以使企業的機床技術升級，幫助企業進行工業的升級改造，降低生產成本和提高生產效率，增強企業的產品競爭力和市場競爭力，更好的應對來自于國內和國際的市場變化。

2.1 總體方案

我國目前企業的大量的普通車床的存在，如果都舍棄的話，勢必會造成大量的浪費現象。所以，要對普通車床進行升級改造。但普通機床在改造時，并不是為了盲目的追求高端、高效的數控化，而不考慮經濟實力，所以普通機床在進行數控化改造，進行總體方案設計時，要在保持基本的生產要求和生產效率的基礎上，對普通的機床盡量做出最佳的改造，也就是說改造的結構部分其實是越少越好，從而在減少企業成本的同時，也能夠盡量的保持機床的功能和作用。

數控機床是由三部分組成的，包括機床、數控系統和外圍技術。之所以要對普通機床進行數控化的改造，主要的目的就是實現普通機床的數控化操作，讓機床在設定好的數字程序下實現自動化的操作，而不是再向以前一樣，處處都需要人為的來參與，以達到提高生產效率和降低人工成本的目的。因此，普通機床的數控化改造，重點就在于要將普通機床改成數控化的、自動化的機床加工。這就需要解決一個非常關鍵的問題，那就是把手動控制的一些操作改造成自動化控制的一些操作，在信息化系統的控制下，完成機械和零件的自動的加工和高效的加工。下面是經過分析之后，所確定的對于普通車床的總體的改造方案。

在對一些普通車床進行數控化改造時，把要加工的機械或零件的加工程序輸入到信息化的控制系統當中，當信息系統在對輸入的程序進行理解和加工之后，就會發出指令，這個由控制系統發出的命令就會通過專用的接口傳輸到步進電動機，電動機在接到命令之后，其齒輪就會降低速度，進而帶動滾珠絲杠的轉動，螺母則會帶動刀架開始直線移動，這樣就實現了縱向和橫向的自動進給運動。如圖1中所示。

2.2 數控改造的主要結構

2.2.1 數控系統

數控機床的價格之所以會比較高，和數控系統的性能以及檔次是有直接關系的。數控系統從功能上可以分成低中高三檔，中高檔系統的功能是比較齊全的，性能也是更好的，但價格一般偏高，大約在5萬元左右。如華中I型、Fanuc型。為了節省開支考慮，在進行數控系統改造時，可以選擇價格比較低的LBNC-2T型數控車床系統，這個系統的主控單元是8031單片機，而且編程格式也是符合國際標準的，三排數碼管會顯示出程序字符和兩個軸的動態坐標情況，所具有的功能也是比較多的，比如可以自動換刀、自動加工、車螺紋等，是在普通機床改造中，功能比較多的數控系統。

2.2.2 縱向（Z向）進給系統

①設計思路。因為機床的縱向進給系統主要是要帶動大拖板進行左右方向的縱向移動。為此，一般情況下，步進電動機會安在縱向絲杠的右端。可以選用的是110BC-380C型的步進電動機，為80-300V的三相電壓，6A的電流，步距角1.5°/0.75°，轉距9.8N/m。

②改造步驟。將普通機床的絲杠和溜板箱拆下來，同時也把絲杠右邊的支撐座拆下，不再讓絲杠和主軸箱之間產生傳動。然后再車削兩個一長一短的軸套，長的軸套用來連接絲杠左端和左端的支撐座，短的軸套則用來把絲杠右端和電機的旋轉軸進行連接;一些需要使用的配件和零件，如螺母等要根據改造后的要求進行加工，讓其符合安裝要求。在需要安裝的部件安裝完之后，一定不能忘了要進行檢查，對有缺陷的地方進行調整，以保證正確性。

3 ?橫向（X向）進給系統

3.1 設計思路

和縱向進給運動相對應的是橫向的進給系統，橫向進給系統主要是為了讓刀架可以橫向運動。選用的是110BF-003型步進電動機，三相電機80-300V，電流6A，步距角1.5°/0.75°，轉距7.84N/m。

3.2 改造步驟

在改造橫向進給運動系統時，要把普通機床的小拖板、刀架和滑動絲杠都拆下來;車削一根定位芯軸，以及一根手動軸，把定位芯軸定位好之后，用其來替代原來的手動軸，連接住滾珠絲杠。同時，也要車削兩個連接套，用來連接電機旋轉和手輪軸;將大拖板上和螺母不符合的的部位銑去;利用車床主軸和尾座將螺母套安裝到絲杠上，再利用鎖緊螺母進行預緊，消除間隙;在總的安裝完成之后，用墊片調整螺母上下的位置，讓其傳動平穩。

4 ?刀架

4.1 設計思路

對普通機床進行數控化改造的一個重要目的就是要實現機床自動換刀。所以可以選擇多功能的四方刀架，它不僅結構較為簡單而且還很實用，可以完成多種加工的換刀，比如粗、精車、螺紋車和切槽（斷）等。刀架的轉位則由三相異步電動機來作為驅動。

4.2 改造步驟

拆下原來的手動刀架;將其換成電動刀架，并在把刀架旋轉45°之后，安裝到小拖板上。在安裝完成之后，采用MDI功能來進行換刀，以檢驗安裝的情況的好壞。需要說明的是，一定要看看電源有沒有反接情況，如果有的話，一定要及時更正。

5 ?編碼器

5.1 設計思路

為了保障在加工時的吃刀不亂扣，必須要安裝編碼器。編碼器可以選擇ZJE-38A型（1200）光電編碼器。

5.2 改造步驟

把普通機床的掛輪拆下來，另外加工兩只67齒和90齒的掛輪;增加一只中間繼電器，由電門鎖開關來控制機床的電源;在電動刀架三相電源的進線處加裝快速熔斷器和熱繼電器（2.5A），以保證電動刀架在工作時的安全性。

6 ?結束語

科技的不斷發展和進步也體現在了各行各業的生產中，尤其是企業所使用的機床，在當前的條件下，要不斷的進行改進，以保證加工出來的產品的質量和檔次，但目前來看，普通機床加工出的產品的不足越來越暴露出來，如品種較少、質量較低、成本比較高，以及生產周期長的不足，這使得這些產品無論是在國內市場還是在國際市場，都缺乏足夠的競爭力，不僅會造成產品的滯銷，影響企業的生產效益，更嚴重影響到了企業未來的生存和發展，所以，在當前很多企業還沒有足夠的實力購買全新的數控機床的情況下，必須要采取有效的技術對現有的普通機床進行數控化的改造，以提高機床的數控化率和企業的競爭力，幫助企業更好的應對市場競爭，并進一步推進我國現代化工業的進程。

參考文獻：

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