舊機(jī)床數(shù)控化改造中的機(jī)械精度控制

黎世輝+王囡

摘 要 近些年來，世界各國對(duì)資源節(jié)約相關(guān)工作的重視程度不斷提升，如何利用更少的資源消耗、更輕的污染程度、更小的人力資源配置和更短的工作時(shí)間創(chuàng)造更多的社會(huì)財(cái)富和更大的經(jīng)濟(jì)效益成為了世界各國政府不斷努力的方向。機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域是降低工業(yè)成本的一個(gè)重要方面，文章探討機(jī)床改造中幾個(gè)重要部件的改造方式，為提高舊機(jī)床數(shù)控改造后的精度值提供了一個(gè)方法。

關(guān)鍵詞 機(jī)械精度；舊機(jī)床；機(jī)床改造；數(shù)控機(jī)床

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）03-0043-01

隨著我國加入世界貿(mào)易組織后，與世界各國的交流日益增加，對(duì)資源的重視程度也不斷提升。在工業(yè)生產(chǎn)中，如果能夠?qū)U舊機(jī)床實(shí)現(xiàn)成功的改造意味著能夠大幅度的降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更加豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。為了保證改造后的機(jī)床與一般機(jī)床生產(chǎn)的零部件在質(zhì)量上盡可能的相同，以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的成功改造，提高機(jī)床的精準(zhǔn)度是關(guān)鍵，主要是要提高機(jī)床在機(jī)械精度、運(yùn)動(dòng)精度、和控制精度三個(gè)方面的品質(zhì)和質(zhì)量。因此，在改造和翻修舊機(jī)床時(shí)，必須重點(diǎn)恢復(fù)舊機(jī)床的機(jī)械加工精準(zhǔn)度。機(jī)床軌、小滑板，主軸組件以及主傳動(dòng)機(jī)械部分是機(jī)床的關(guān)鍵部分，為了提高舊機(jī)床加工的精度，必須重點(diǎn)關(guān)注這三個(gè)部分的加工修復(fù)和維修改進(jìn)。

1 對(duì)機(jī)床軌、小滑板的加工修復(fù)

在機(jī)床的工作過程中，機(jī)床導(dǎo)軌和小滑板的磨損程度較高，是影響機(jī)床使用壽命及精準(zhǔn)度的一個(gè)重要原因，因此最大程度的修復(fù)機(jī)床軌和小滑板是在舊機(jī)床數(shù)控改造中提高機(jī)械精度工作的重點(diǎn)。

1.1 傳統(tǒng)修復(fù)方法

數(shù)控機(jī)床的軌道的材質(zhì)一般為鑄鐵，傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床改造時(shí)為了恢復(fù)機(jī)床的精度往往采用重新打磨的方式。然而由于在機(jī)床原始加工過程中，為了增加機(jī)床軌道的耐磨性和堅(jiān)硬程度，主要采取的方式是淬火處理。當(dāng)機(jī)床二次加工時(shí)，淬火過后的表面被打磨掉，機(jī)床軌的堅(jiān)硬度也隨之而降低。為了重新恢復(fù)硬度，需要重新進(jìn)行淬火處理，但是淬火設(shè)備體積較大，成本較高，一般使用機(jī)床的生產(chǎn)廠家難以提供這樣的裝置，因此傳統(tǒng)的修復(fù)方法難以滿足大范圍舊機(jī)床改造后提高其機(jī)械精度的要求。

1.2 新的修復(fù)方案

如何采用一種新的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)打磨、重新淬火的改造方式成為了近些年來機(jī)床改造領(lǐng)域?qū)＜液凸ぷ魅藛T的目標(biāo)。在經(jīng)過大量的工藝研究、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及實(shí)際生產(chǎn)操作后，納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)的效果凸現(xiàn)出來，成功的修復(fù)了數(shù)以百臺(tái)的舊數(shù)控機(jī)床，并大幅度的提高了其機(jī)械精度。納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)是使用脈沖電刷焊技術(shù)，并結(jié)合粘結(jié)工藝，通過修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌和小滑板上的舊劃痕來恢復(fù)其光滑程度，并且增強(qiáng)了耐磨程度。其中脈沖電刷焊技術(shù)的主要作用是增強(qiáng)改造后機(jī)床的耐磨性。

2 主軸組件旋轉(zhuǎn)精度調(diào)整與維修

當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于種種原因，其旋轉(zhuǎn)中心線位置隨時(shí)間而變化，若用一條直線代表主軸理想的旋轉(zhuǎn)中心線，實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心線與理想旋轉(zhuǎn)中心線的偏移量，稱為主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度，亦可指機(jī)床在空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主軸前端的徑向跳動(dòng)、端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)的大小。主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度主要取決于主軸、軸承和軸承鎖緊螺母的制造精度及裝配品質(zhì)。在維修時(shí)，主軸及軸承鎖緊螺母主要采用修復(fù)恢復(fù)其精度，而正確的裝配方式是提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的重要環(huán)節(jié)。

2.1 主軸錐孔中心線的測(cè)量

在加工過程中必然存在一定的修復(fù)誤差，加工主軸時(shí)的精準(zhǔn)程度直接形象到主軸相關(guān)組件的精度?？梢圆捎脤?shí)時(shí)測(cè)量的方法，即測(cè)量并記錄出軸維修時(shí)的偏差值，并及時(shí)調(diào)整，確保主軸相關(guān)組件維修過程中的誤差值降低至最小程度。

2.2 軸承的定向裝配

軸承是機(jī)床的最重要的元件之一，是主軸的重要組成部分。軸承關(guān)系著旋轉(zhuǎn)軸的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)的誤差值。正確的主軸裝配方式是確保舊機(jī)床數(shù)控改造后的機(jī)械精度的關(guān)鍵步驟。軸承的裝配要按照一定的順序進(jìn)行。首先是要將主軸鏈孔中心線和前后軸承內(nèi)環(huán)安裝至同一個(gè)水平線上，確保其橫截面位于同一個(gè)軸向，減少誤差值；其次是要在裝配主軸前，測(cè)量好軸承內(nèi)外的跳動(dòng)量，并及時(shí)記錄在案，為接下來的安裝奠定基礎(chǔ)；最后要根據(jù)主軸軸承不同的裝配需要確定不容的徑向跳動(dòng)量數(shù)值。由于機(jī)床在運(yùn)行過程中存在一定的跳動(dòng)，因此以上所述的步驟在安裝過程中還要根據(jù)不同的變化做出調(diào)整，根據(jù)主軸各個(gè)元件跳動(dòng)的最高值和最低值、最高點(diǎn)和最低點(diǎn)確定出一個(gè)平均值，以此作為基數(shù)定向裝配。

2.3 軸承鎖緊螺母的調(diào)整

矯正螺母的差值是提高機(jī)床改造精度的又一方面。由于螺母內(nèi)圈存在螺紋，因此每個(gè)螺母在擰緊后會(huì)存在一定的差值，可能會(huì)造成軸承存在些許傾斜和誤差。矯正這個(gè)差值可以通過擰緊螺母后修正偏差值的方式將誤差值降至最小。具體的操作方法是，首先將主軸軸承的螺母擰緊，測(cè)量是其偏轉(zhuǎn)的差值，并在螺母上標(biāo)記出偏差的具體位置；其次將螺母擰下，在做出標(biāo)記的位置按照記錄的偏差值打磨修正；然后再將螺母擰緊重新測(cè)量偏差值。通過反復(fù)重復(fù)這個(gè)過程直至主軸的旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。

3 主傳動(dòng)機(jī)械部分的改進(jìn)

機(jī)床的速度控制一般通過主軸齒輪箱和手工拉動(dòng)撥叉來實(shí)現(xiàn)。主軸齒輪箱能夠?qū)崿F(xiàn)普通速度的控制，手工拉動(dòng)撥叉控制的是變速。不同的加工零件對(duì)機(jī)床主軸的速度有著不同的要求，因此在改進(jìn)舊機(jī)床時(shí)需要保證機(jī)床的主軸能夠滿足不同轉(zhuǎn)速的要求。一般情況下，機(jī)械齒輪是控制機(jī)床變速的重要零件，由于機(jī)械齒輪的檔數(shù)數(shù)量很大，因此變速箱的體積也相應(yīng)的十分龐大，在加工的過程中，齒輪由于飛速的旋轉(zhuǎn)在產(chǎn)生巨大工業(yè)噪音的同時(shí)，也由于其體積和質(zhì)量過于龐大，使得運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的偏移很大，對(duì)機(jī)床整體偏移產(chǎn)生很大的影響。在改造過程中可以通過改變電流控制的方式增大輸出的轉(zhuǎn)矩，如采用交流或者直流電動(dòng)機(jī)來控制機(jī)床的變速。

另外還可以考慮在使用原有主軸交流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)變頻器，通過交流變頻的方式調(diào)節(jié)速度。針對(duì)機(jī)床的齒輪箱，可以根據(jù)齒輪的磨損程度來判定是否需要更換齒輪來提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度。如無需更換，可以考慮減少需要變換的檔數(shù)，并將手動(dòng)變速的設(shè)備更換為電氣自動(dòng)換擋的設(shè)備。

4 結(jié)束語

提高舊機(jī)床數(shù)控改造后的機(jī)械精度過程中需要面臨的問題千變?nèi)f化，改造方式也是多種多樣，具體采用何種方式一方面需要操作人員不斷學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識(shí)、積累相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，另一方面還要根據(jù)具體的情況靈活判斷，通過綜合應(yīng)用多種技術(shù)手段，達(dá)到數(shù)控機(jī)床改造的精度標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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