普通車床數控化改造與機械結構設計要點

龔雪

摘要：隨著時代變遷和經濟水平的大幅提高，我國的各層面也進入了蓬勃發展的春天。傳統普通機床的加工技術已很難適應現代制造業的需求，數控機床化改造是機械加工向高質量、高精度和高效率發展的必然趨勢，對現有機床進行數控化改造能夠在滿足生產需求的基礎上，提高精度保證產品一致性、減少勞動強度、高效率、方便管理和減少操作人員，顯著提高企業的經濟效益。

關鍵詞：普通車床;數控化;改造;機械結構;設計要點

引言

隨著現代化社會的不斷發展，我國的經濟水平以及科學技術水平有了很大的提高，車床屬于機械加工中的關鍵工具，可以加工多種多樣的工件。當前在不斷提升機械加工技術的情況下，數控車床已經逐漸取代了傳統車床。所以，面對此發展形勢，很多的加工企業開始著手于革新機械加工工藝。為了充分地運用好普通機床，就要做到科學的數控化機床改造。但是為了提升改造機床的數控加工效果，必須要合理的設計機床機械結構，達到普及運用數控機床的目標。

1普通車床改造的必要性分析

當前，落后的普通機床顯然不能再滿足當前的發展需求，大量的普通車床面臨淘汰，取而代之的將是更加先進的數控機床。但同時應該認識到，普通車床和數控機床在總結結構上有一定的相似之處，因此對其進行數控化改造是許多中小企業和職業院校的最佳選擇。普通機床的數控控化改造不僅可以最大化地利用資源，還可以減少固定資產投資，提高經濟效益。從技術上看，對普通機床的數控化改造已經形成了一套日益成熟的技術流程，并有著明顯的產業化發展趨勢。綜上所述，對普通機床進行數控化改造是十分必要的，同時也具有很強的可行性。

2普通車床數控化改造

2.1車床數控改造方案選擇

在將改造數控的車床相關參數與信息初步確定后，就可以依據所需的前面所述的進給速度、快速移動與脈沖當量等參數的改造方案進行施工。特別是在當前機床數控化已經達到區域化很完善且成功率極高的情況下，完全可以將其專業化的改造達到所需的加工工件的特別要求和精度范圍，這些都可以很有效的增加改造的方案與類型，最終供所需方進行選擇與實施，實現車床數控化達到工業環境的目標。由于改造之后的車床必須實現之前的所有功能，還能增加新的功能。因此，整合數據進行推導，可得出步進電機步距角、減速齒輪比、絲杠導程的關系式：

（θ/360）×（ac/bd）×T=δ

在上式中，T是所驅動絲杠導程（mm）;θ為步進電機步聚角（度）;a，b，c，d是齒輪的齒數;δ是脈沖當量值（mm）。根據式中我們清晰的得知，當單級減數時，令c、d=1，δ是與其他參數有直接比例關系的，因此車床改造時的注意事項與可修改參數與范圍，特別是改成之后，需要進行接線的調試與檢修，然后配合有關技術人員完成驗收與審核，使其運行在安全、良好的環境下，達到任務要求。

2.2刀架設計

在車床中，不可缺少的部件就是刀架。通過科學的改造刀架，能夠達到的目標就是多刀挾持、自動傳位。改造環節，換下原始車床中刀架，用LD4-1型自動刀架對其取代，此產品具備的主要特點就是剛性較強，擁有較優的工藝性能，而且可以精準的定位，增加應用的年限等。改造橫向與縱向系統減速機構過程中，應用有機玻璃罩殼，可以達到更好地清除灰塵的效果，而且有助于試驗環節及時的觀察了解齒輪嚙合狀態。按照以下的公式進行計算齒輪傳動比

I=360p/θb·L0

公式中，i、θb、δp、L0分別代表的是齒輪傳動比、步距角、脈沖當量、滾珠絲杠導程。改造以后，可以將齒輪減速箱的輸出軸轉速明顯的減小，增加輸出軸的扭矩，發揮出良好的減速增扭效果。

2.3進給部分的改造

1）電氣部分XS30和XS31與步進驅動裝置連接，采用開環控制方式。通過步進驅動裝置，系統發出的指令脈沖信號呈環形分布。為了分別實現X軸和Z軸的自動進給，在功率放大后，對步進電機發出明確的指令。2）機床進行電氣改造的同時需進行機械改造。為了滿足機床高功率、高靜動態剛度、操作維修方便、運動副摩擦系數小、無間隙等要求，機床原有機械結構有進給箱、滑動螺桿、掛輪機械等，拆除機床原有的進給箱，滑動絲杠，掛輪機構等機械結構，縱方向全部用P4級滾珠絲杠副來代替磨損快、傳動效率低而且摩擦阻力大的T型滑動絲杠。副滾珠絲杠螺母副預緊后，可以提高傳動剛度，完全消除間隙，不易發生低速爬行現象從而保證運動平穩。車床身后部裝有齒輪箱和混合式步進電機，與縱向滾珠絲杠連接。在橫向安裝滾珠絲杠螺母對后，在滑板后面安裝步進電機、縱橫齒輪箱和齒輪箱的絲杠，并加裝保護罩，防止灰塵使機床整體美觀。

3普通車床數控化改造中機械結構設計方法

首先，需要對車床加工對象進行分析，確定車床采用的加工工藝。通常情況下，普通車床用于加工軸類、盤類等回轉類零件，也用于實現螺紋零件的加工，不同零件形狀存在一定差異，需要采用不同加工方法，達到不同加工技術要求。在結構改造時，需要結合工藝生產要求進行切削功率和切削力的計算，以便實現車床主軸和進給系統的合理設計。車床數控化改造需要對部分機構進行拆換，所以需要加強原始數據把握，明確各部分機械結構的連接方式和尺寸參數。針對車床存在的缺陷，如端面車削平面度超差等問題，需要在數控化改造中進行解決。為保證改造后的車床達到較高性能要求，需要對車床實際載荷進行分析，通過合理的機械結構設計保證車床整體及各部分結構的剛度。明確車床規格參數，根據機械結構設計需要的硬件型號和數量，可以進行元器件采購，然后將舊機床拆除，分別完成新機構的安裝。針對改造得到的新機床，需要完成整機調試，然后進行工件試切，確保車床的機械加工水平能夠達到設計要求。

結語

隨著自動化控制技術和機械加工技術的深度結合，數控機床的發展也表現出了許多新的趨勢，不難發現，目前的數控機床正朝著智能化、自動化、數字化、網絡化、集成化等方向發展，普通車床被逐步取代是一種必然的結果。不難預測，數控機床將在未來的機械加工領域占據著舉足輕重的作用。

參考文獻

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