普通機(jī)床數(shù)控改造中需注意的若干問(wèn)題

劉廣強(qiáng)， 丁延亮， 蘇洪年， 徐銳

（濟(jì)柴聊城機(jī)械有限公司，山東 聊城 252000）

1 普通機(jī)床數(shù)控改造的必要性

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品加工精度及加工外在品質(zhì)的要求不斷提升，原來(lái)的普通機(jī)床生產(chǎn)效率低，對(duì)個(gè)人操作技能要求較高，尤其是目前市場(chǎng)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，普通機(jī)床很難保證加工產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，但完全更換全新數(shù)控機(jī)床勢(shì)必增加企業(yè)生產(chǎn)成本，且存在風(fēng)險(xiǎn)，而對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行合理的數(shù)控改造則是中小型企業(yè)的首選，改造后，可由原來(lái)的專人專機(jī)，轉(zhuǎn)換為一人多機(jī)、智能控制。

2 數(shù)控改造過(guò)程中配置的合理性

機(jī)床數(shù)控改造前必須對(duì)機(jī)床的現(xiàn)狀進(jìn)行合理的評(píng)估，從而制定合理的改造方案，避免不必要的配置。另外，數(shù)控改造絕不是簡(jiǎn)單地更換絲杠、配上數(shù)控系統(tǒng)就能完成的工作，要想達(dá)到理想的結(jié)果必須合理配型。

2.1 首先明確改造的目的

如果為特定產(chǎn)品改造機(jī)床，以下幾個(gè)方面需引起注意：改造后行程是否能滿足產(chǎn)品的加工要求，原機(jī)床的剛性及強(qiáng)度能否符合該產(chǎn)品的加工要求，產(chǎn)品及配套的加工夾具是否在合理的機(jī)床承重范圍內(nèi)，改造后是否引起局部的剛性或強(qiáng)度下降，原機(jī)床的熱傳導(dǎo)性是否影響改造后機(jī)床的精度，改造后的自動(dòng)化程度是否適應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程的節(jié)拍，改造后產(chǎn)品加工中的完全操作問(wèn)題，機(jī)床部分配件的動(dòng)平衡變化是否影響產(chǎn)品的加工精度等。針對(duì)如何提升機(jī)床的加工性能及自動(dòng)化程度，則需參照國(guó)家相應(yīng)類型的精度等級(jí)及機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)角度進(jìn)行改造。

2.2 改造前的準(zhǔn)備

原始資料的準(zhǔn)備。改造前機(jī)床的現(xiàn)有幾何精度需有明確的數(shù)據(jù)，以便根據(jù)該依據(jù)制定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，參照原普通機(jī)床的出廠精度等級(jí)，討論制定合理切實(shí)可行的機(jī)床技術(shù)參數(shù)及改造方案。

2.3 改造過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

1）恢復(fù)機(jī)械導(dǎo)軌精度。至于是否提升該機(jī)床的機(jī)械精度則取決于加工工件的精度要求?；謴?fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度目前大多采用以下兩種方法：研傷導(dǎo)軌的磨削修復(fù)或刮研修復(fù)，甚至二者相結(jié)合。磨削過(guò)程中需要避免床身變形，而刮研工作量較大，周期較長(zhǎng)。

2）降低導(dǎo)軌摩擦力，提高機(jī)床的響應(yīng)速度。對(duì)于普通機(jī)床鑄鐵與鑄鐵相摩擦的地方，采用成熟的新工藝，對(duì)導(dǎo)軌面貼塑處理，如果要求高剛性，則需粘貼耐磨銅板或合金鋁。對(duì)于要求高剛性的機(jī)床，可以改滑動(dòng)導(dǎo)軌為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，或采用滾動(dòng)導(dǎo)軌塊及鑲鋼導(dǎo)軌的配合以降低摩擦。

3）增加集中自動(dòng)潤(rùn)滑。普通機(jī)床一般為手動(dòng)潤(rùn)滑，有固定的保養(yǎng)周期，對(duì)操作人員要求較高，為避免遺漏，改用集中自動(dòng)潤(rùn)滑后，機(jī)床導(dǎo)軌及絲杠的潤(rùn)滑均可定時(shí)、定量的自動(dòng)進(jìn)行，避免發(fā)生干摩擦。

4）簡(jiǎn)化機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)鏈。盡量縮短傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度，以提高精度及可靠性。電機(jī)與絲杠連接時(shí)需采用無(wú)反向間隙的彈性聯(lián)軸器；采用滾珠絲杠的螺旋傳動(dòng)代替原來(lái)的普通梯形絲杠，個(gè)別大型機(jī)床需采用消隙齒輪齒條傳動(dòng)，如需提高傳動(dòng)扭矩的地方則采用直連精密行星減速機(jī)，或者通過(guò)同步帶減速增加扭矩。

5）機(jī)械裝配的合理性。裝配時(shí)必須先確定安裝基準(zhǔn)，然后根據(jù)基準(zhǔn)，分清先后，避免精密部分反復(fù)拆卸。熱裝及冷裝必須根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)部位合理選擇，如安裝軸承時(shí)，采用軸承加熱器，合理預(yù)熱后，可以無(wú)創(chuàng)傷安裝，而如果安裝不當(dāng)，勢(shì)必降低軸承精度及壽命，安裝密封件時(shí)，也應(yīng)根據(jù)密封件的材質(zhì)確定安裝方案，避免硬性安裝。選擇進(jìn)口的數(shù)控系統(tǒng)未必都是合適的，如果不能充分發(fā)揮系統(tǒng)的功能反而浪費(fèi)，宜量力而行，根據(jù)實(shí)際需求合理選擇數(shù)據(jù)系統(tǒng)，對(duì)于一般半閉環(huán)的機(jī)床，國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)已完全能替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且性價(jià)比較高，KND數(shù)控、藍(lán)天數(shù)控等都是不錯(cuò)的選擇。對(duì)于閉環(huán)的機(jī)床，有些國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)也足以滿足要求，如藍(lán)天NC110系統(tǒng)等。繼電器等電氣普通電氣元件，應(yīng)選擇一些國(guó)內(nèi)名牌產(chǎn)品，盡量采用市場(chǎng)較流行的新工藝，以提高動(dòng)作的穩(wěn)定性，對(duì)于一些反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)的部位，必須選用有抗拉且柔韌性好的電纜，避免電路虛連的不穩(wěn)定因素。

6）機(jī)床的調(diào)試。在機(jī)械及電氣分開(kāi)調(diào)試完成后再整體試車。當(dāng)確認(rèn)機(jī)械傳動(dòng)鏈安裝無(wú)誤后，可先進(jìn)行手動(dòng)旋轉(zhuǎn)，利用測(cè)試扭矩大小的變化檢查傳動(dòng)鏈?zhǔn)欠翊嬖陔[患。電氣調(diào)試則必須先空盤(pán)測(cè)試，各輸出繼電器無(wú)誤后，連接電機(jī)，設(shè)置好系統(tǒng)各坐標(biāo)軸的電子齒輪比，檢查各坐標(biāo)軸的硬限位是否有效，機(jī)床的軟限位是否有效，然后進(jìn)行機(jī)床手動(dòng)回零，建立機(jī)床坐標(biāo)系。

7）運(yùn)行機(jī)床檢測(cè)機(jī)床的幾何精度。先對(duì)機(jī)床精度粗調(diào)整，在靜態(tài)幾何精度合格后，多次切削加工試件，以檢驗(yàn)機(jī)床精度的穩(wěn)定性，在調(diào)試的過(guò)程中，每次檢驗(yàn)后繪出機(jī)床導(dǎo)軌的直線度曲線圖，同時(shí)記錄檢測(cè)室的溫度及濕度，通過(guò)對(duì)比不同時(shí)段繪制的曲線圖，找出變化規(guī)律，去掉尖端，平緩改進(jìn)導(dǎo)軌的直線度，直到幾天的不同時(shí)段僅有微小變化時(shí)，調(diào)整初期結(jié)束，在機(jī)床運(yùn)行幾個(gè)月最多半年后，再進(jìn)行一次精調(diào)整。

3 影響機(jī)床改造后精度的地基因素

其中對(duì)于一些大型或精度要求高的機(jī)床，在制作機(jī)床基礎(chǔ)時(shí)，必須根據(jù)國(guó)家對(duì)機(jī)床地基的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，墊層夯實(shí)，混凝土嚴(yán)格結(jié)合機(jī)床的重量及占地面積，合理布置鋼筋網(wǎng)，為減少周圍環(huán)境的干擾，預(yù)留減震槽。如果機(jī)床的基礎(chǔ)不合理，出現(xiàn)塌腰現(xiàn)象或與周圍物體共振，機(jī)床精度勢(shì)必下降，

4 齊一機(jī)床廠立式車床C5112A的數(shù)控改造實(shí)例

仔細(xì)閱讀機(jī)床原說(shuō)明書(shū)等技術(shù)資料，確定立車C5112A數(shù)據(jù)改造目的與方向，保留機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)速及橫梁升降部分原功能，機(jī)床立刀架及溜板橫向進(jìn)給部分更換伺服電機(jī)，以便實(shí)現(xiàn)二軸聯(lián)動(dòng)。并且對(duì)機(jī)床原導(dǎo)軌進(jìn)行磨削恢復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌的直線度，對(duì)鑲條作貼塑處理。機(jī)床原進(jìn)給功率1.3/1.7 kW，立刀架快速進(jìn)給范圍0.8～86 mm/min，為減少傳動(dòng)鏈，采用彈性膜片聯(lián)軸器與絲杠直連，原梯形絲杠更換為精密的滾珠絲杠，滾珠絲杠采用南京藝工FFZD4005-P4及FFZD3205-P4，具體選擇參照了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)螺旋傳動(dòng)部分，對(duì)應(yīng)的螺母座需重新設(shè)計(jì)，軸承更換為數(shù)控絲杠專用60°接觸角軸承，電機(jī)座及絲杠的支撐方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)部分及數(shù)控系統(tǒng)均采用性價(jià)比較高的KND100Ti系統(tǒng)，X軸采用5.5 kW，扭矩為27 N·m的150ST系列的伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)為SD100-5，Z軸采用4.7 kW，扭矩為23N·m的帶抱閘功能的伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)為SD100-5；刀架采用國(guó)內(nèi)工藝成熟的煙臺(tái)環(huán)球320×4數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架，潤(rùn)滑采用南京貝奇爾的2L集中潤(rùn)滑泵，對(duì)原來(lái)的潤(rùn)滑點(diǎn)接入自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)。改造后將機(jī)床保養(yǎng)設(shè)備點(diǎn)檢卡更新相應(yīng)內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，在配件準(zhǔn)備齊全的情況下，改造一臺(tái)C5112立式車床，5～7天即可完成機(jī)床的調(diào)試，且符合國(guó)家數(shù)控車床精度驗(yàn)收要求。

改造后的機(jī)床加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定；可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序即可，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；機(jī)床本身精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的3～5倍）；機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

［1］ 惲達(dá)明.金屬切削機(jī)床［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

［2］ 張發(fā)軍.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013.