普通車床數(shù)控化機(jī)械部分的改造設(shè)計(jì)分析

田波，張斌，王樹業(yè)

（渤海石油裝備鉆井裝備公司，天津 300000）

隨著數(shù)控機(jī)床的普及，各加工企業(yè)也都開始重視對(duì)于機(jī)械部分的改造設(shè)計(jì)問題，將原來普通機(jī)床加工的流程都盡可能地安排到數(shù)控機(jī)床上來進(jìn)行。在機(jī)械加工過程中車床是使用最普遍的工具，可以對(duì)多種工件進(jìn)行加工，當(dāng)前我國機(jī)械加工的水平隨著工業(yè)生產(chǎn)水平發(fā)展在不斷提升，逐漸增大生產(chǎn)規(guī)模對(duì)車床的生產(chǎn)效率也提出了越來越高的要求。數(shù)控車床是當(dāng)前機(jī)械生產(chǎn)過程中代替?zhèn)鹘y(tǒng)車床的主要工具，但是相對(duì)于傳統(tǒng)車床，數(shù)控車床的成本較高，許多中小企業(yè)無力承擔(dān)。因此當(dāng)前人們?cè)絹碓絻A向于對(duì)普通車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造的研究，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本和提升效益的雙重目的。

1 普通車床數(shù)控化改造的必要性

相對(duì)傳統(tǒng)的普通車床來說，使用數(shù)控車床可以對(duì)復(fù)雜的零件進(jìn)行快速的加工，同時(shí)可以最大程度的提升機(jī)床的 加工效率，并且進(jìn)一步的確保了零件的加工精度。必須承認(rèn)的是通過數(shù)控機(jī)床加工出來的零件精度更高、光潔度更好、零件成品率高，并且使用數(shù)控機(jī)床還可以與自動(dòng)線、機(jī)械手進(jìn)行組合生成高效的自動(dòng)化生產(chǎn)線，可以將多個(gè)分散的工序進(jìn)行有效的集中，進(jìn)一步的降低了零件在搬運(yùn)過程中，所浪費(fèi)的生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)還可以進(jìn)行自主的故障警報(bào)，以及總線控制等，其不但降低了人工的成本，同時(shí)也減少了企業(yè)在人員和物資上的不必要的投入。同時(shí)伴隨工業(yè)領(lǐng)域信息技術(shù)的不斷提升，數(shù)控機(jī)床的核心地位也隨之得到了有效的提高。由此可見，數(shù)控機(jī)床將是未來加工領(lǐng)域的主導(dǎo)設(shè)備。而相對(duì)普通車床來說，因?yàn)槟軌蚓哂袑I(yè)操作性的工人越來越少，并且工作效率相對(duì)低下，使得普通車床數(shù)控化機(jī)械部分改造的企業(yè)也開始不斷增多。因此，對(duì)老舊車床數(shù)控化的改造必然將會(huì)持久進(jìn)行下去。

2 普通車床數(shù)控化機(jī)械部分的改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 改造任務(wù)

隨著各國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代化、自動(dòng)化的技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，這對(duì)數(shù)控機(jī)床的改造來說更起到至關(guān)重要的作用，更為今后普通車床數(shù)控化機(jī)械部分的改造奠定了良好的基礎(chǔ)。由于機(jī)床改造的時(shí)間和新機(jī)床相比，不但在制造時(shí)間上得到了縮短，而且在制造的時(shí)候也減少了成本的支出，從而有效提高了車床整體性的改造需求，實(shí)現(xiàn)普通車床數(shù)控化機(jī)械部分改造目的和意義。所以，機(jī)床的數(shù)控改造應(yīng)用廣泛，機(jī)床的改造是對(duì)機(jī)床機(jī)械、電器等部分的功能改進(jìn)，提高機(jī)床的加工精度和自動(dòng)化程度。同時(shí)，很多企業(yè)對(duì)老舊普通機(jī)床的數(shù)控改造，使得大部分的機(jī)床得到重新的使用，從而降低了設(shè)備的投入成本又保障了生產(chǎn)。此外，普通車床機(jī)械結(jié)構(gòu)的數(shù)控化改造，對(duì)于工作效率更起到促進(jìn)性作用，不但提高生產(chǎn)精度，還提高了生產(chǎn)的效率，使得各種工件更加精細(xì)化，可以生產(chǎn)出一些造型比較復(fù)雜的零件，擴(kuò)大了車床的生產(chǎn)范圍。經(jīng)過數(shù)控化改造之后，車床的操作變得更加智能化，減輕了操作人員的工作強(qiáng)度，單人可以同時(shí)操控多臺(tái)車床進(jìn)行加工，從而提高了生產(chǎn)效率。

2.2 主動(dòng)系統(tǒng)

為了擴(kuò)大變速范圍，實(shí)現(xiàn)加工過程中的自動(dòng)變速，將原來的單速電機(jī)更換為多速電機(jī)，使機(jī)床性能更好。但由于多速電機(jī)的功率是隨轉(zhuǎn)速的變化而變化的，因此電機(jī)功率要大，而且還要增加一套電機(jī)變速系統(tǒng)。下面介紹改造設(shè)計(jì)的方法和步驟：拆除主軸傳動(dòng)鏈、掛輪，通過對(duì)主電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸的無級(jí)調(diào)速。例如，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上加工螺紋或絲杠，必須在主軸末端安裝主軸脈沖編碼器作為車床主軸位置信號(hào)的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，把主軸轉(zhuǎn)角位置變化信號(hào)送到數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)按照所需加工的螺距進(jìn)行計(jì)算處理，對(duì)機(jī)床進(jìn)行縱向或橫向的控制運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)加工螺紋的目的。

2.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。它和普通電機(jī)最大的區(qū)別是一旦脈沖消失，電機(jī)就停止，而普通電機(jī)失電后，還要考慮制動(dòng)問題。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。它的主要特性是，必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，就會(huì)以一定的角度來進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)的速度上與頻率也是一致。此外，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不但可以隨時(shí)啟動(dòng)，還可以做到急速停止，而且在操作過程中還便于改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，具有很強(qiáng)使用性能。

2.4 刀架改造

刀架的改造是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工改造的關(guān)鍵，一般情況下至少需要四種不同的刀具來實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜的加工。因此將原來的手動(dòng)刀架和小拖板拆除，安裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)數(shù)控刀架。回轉(zhuǎn)數(shù)控刀架重復(fù)定位精度比較高，性能也比較可靠。刀架定軸上有四個(gè)霍爾開關(guān)和永久磁鐵，能夠精確獲取刀架的到位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高精度的定位。

2.5 溜板箱改造

在對(duì)以上機(jī)械結(jié)構(gòu)改造完成之后，最后要對(duì)車床溜板箱進(jìn)行改造，將原來的溜板箱拆除，然后把新的溜板箱安裝到改造完成的滾珠絲杠上。同時(shí)要改造整體的潤滑結(jié)構(gòu)，確保車床的穩(wěn)定運(yùn)行。整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)改造完成后，要對(duì)車床的運(yùn)行性能進(jìn)行檢驗(yàn)，主要包括傳動(dòng)性能、主軸進(jìn)給性能以及車床運(yùn)行過程中噪聲的大小等。相關(guān)性能的監(jiān)測(cè)要分別在空載荷負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行，確保各項(xiàng)基本操作能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控化。

2.6 滾珠絲改造

滾珠絲桿是由滾珠、絲桿主體、回型珠管等組成，其主要作用是將機(jī)床床鞍的回轉(zhuǎn)行動(dòng)轉(zhuǎn)變成為直線的行動(dòng)。因此，在進(jìn)行改造的過程中，采用滾珠絲桿可以有效的提升普車的進(jìn)給效率，讓普車的保持進(jìn)給更加的順暢和平穩(wěn)。同時(shí)因?yàn)闈L珠絲桿在行駛的過程中，振幅較小，因此其不會(huì)受到太大的阻力。但是必須說明的是，在進(jìn)行改造過程中，需要對(duì)絲桿的直徑、長短，以及廠家進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，盡量防止出現(xiàn)采購?fù)?，但在改造的時(shí)候卻無法正常使用。

3 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)如今普車改造數(shù)控已經(jīng)成為普通車床發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，因此如何能夠?qū)⒋斯ぷ鬟M(jìn)行至最優(yōu)、最好，就是廣大機(jī)床制造者必須深刻思考的問題，本文就改造過程中的一些具體流程和檢測(cè)事項(xiàng)進(jìn)行了介紹，希望通過本文論述可以對(duì)普通車床數(shù)控化改造，起到一定的幫助作用?，F(xiàn)階段加強(qiáng)普通車床機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控化改造，可以更好的發(fā)揮老舊設(shè)備的潛在價(jià)值，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。