普通車床數(shù)控化改造的探索與研究

孔翠翠

（商丘技師學院 河南商丘 476000）

普通車床數(shù)控化改造的探索與研究

孔翠翠

（商丘技師學院 河南商丘 476000）

隨著我國社會發(fā)展以及科學技術(shù)的進步，很多企業(yè)所使用的普通機床很難能滿足市場的需求，這種機床使用起來較為危險，并且勞動強度較大。越來越多的企業(yè)逐步考慮使用數(shù)控機床，數(shù)控機床可解決普通機床的眾多不足，可以對一些要求精度高的工件加工，同時還具備自動報警，自動補償及自動監(jiān)控的功能，但是數(shù)控機床成本較高，短期內(nèi)無法取得經(jīng)濟效益，為了解決這一問題，本文提出對普通機床通過改造升級為數(shù)控機床，本文主要介紹了常規(guī)機床進行數(shù)控改造的基本方案，不針對某一種車床。改造方案包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計，性能與精度的選擇。

數(shù)控機床；改造；方案

引言

我國目前的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且很多是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成木高、供貨期長等問題，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機床的數(shù)控化率[1]。

1 普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計

機床的數(shù)控改造，主要是對原有機床的結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)造性的設(shè)計，最終使機床達到比較理想的狀態(tài)。機電一體化最為有代表性的設(shè)備就是數(shù)控車床，而我們工業(yè)生產(chǎn)所使用的普通車床和它有著很多相同之處，當代市場上使用的數(shù)控機床不是在原有機床基礎(chǔ)上對部分功能加以改造而成，更不是在原有機床上加上所謂的控制系統(tǒng)。對于現(xiàn)在使用的數(shù)控車床，尤其是一些加工中心，不管是從主傳動系統(tǒng)，一些輔助功能，還是從支撐部件和刀具系統(tǒng)以及車床的外部形狀都與原有的傳統(tǒng)車床發(fā)生了很大變化，慢慢在形成現(xiàn)代數(shù)控機床的一些特殊結(jié)構(gòu)。如果要對普通車床進行改造，應該考慮眾多數(shù)控機床要素，盡量做到使普通機床的各項指標接近數(shù)控機床。

一般的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)包括控制介質(zhì)、數(shù)控部分、伺服系統(tǒng)和機床本體四大部分構(gòu)成，其組成框圖如圖1所示。

圖1 數(shù)控機床的系統(tǒng)組成框圖

2 數(shù)控車床的性能和精度的選擇

普通機床要想進行數(shù)控化改造需要滿足兩個條件：①機床進行改造的費用要滿足實際情況，改造之前一定要對機床進行性能評估；②機床本身的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)要滿足數(shù)控機床的剛性需求。換句話說并不是一切普通機床都可以進數(shù)控改造，一般改裝之后的數(shù)控機床可以加工的材料最大回轉(zhuǎn)直徑和主電動機功率等重要參數(shù)不會有太大變動。對于其它像加工材料的圓柱度，平面度和直線度等性能參數(shù)的好壞取決于機床本身的固有標準。改造前最為主要的性能參數(shù)應該是對機床的精度控制以及性能控制來決定[2]。

（1）軸變速方法、級數(shù)、轉(zhuǎn)速范圍、功率以及是否需要數(shù)控制動停車等。

（2）采用步進電機驅(qū)動方式對進給運動驅(qū)動。

（3）給運動傳動是否需要改裝成滾珠絲杠傳動。

（4）刀架是否需要配置自動轉(zhuǎn)位刀架，若配置需要確定工位數(shù)。

（5）還有一些其他的性能指標如下。

①插補功能：車床加工需具備直線和圓弧插補功能。②刀具補償和間隙補償：為了保證一定的加工精度，一般需考慮設(shè)置刀補和間隙補償功能。③顯示功能：采用數(shù)碼管或者液晶顯示功能，所要顯示的數(shù)字多少等要素要依據(jù)具體車床加工功能決定。④診斷功能：為了避免出現(xiàn)操作者錯誤輸入的程序造成錯誤動作，對數(shù)控改造系統(tǒng)加入自動診斷保護功能，使系統(tǒng)可以指示機床發(fā)生故障或者功能失效的位置等。

3 車床數(shù)控改造方案

在確定了機床性能以及精度的情況下，由精度和性能進一步確定對普通機床改造的方案。對普通機床的數(shù)控改造技術(shù)逐漸成熟，一般都是采用專業(yè)化機床數(shù)控改造系統(tǒng)進行改造，這種系統(tǒng)的性能和功能能夠滿足一般車床改造需求。常規(guī)的車床改造方案主要通過以下幾個方面考慮。先進行對車床的性能進行評估，確定可以進行數(shù)控改造，接著對被改造車床配備專用數(shù)控改造系統(tǒng)，把原來的滑動絲杠傳動更換為滾珠絲杠傳動，進給運動要使用步進電機驅(qū)動，對自動換刀功能要配備自動轉(zhuǎn)位刀架來實現(xiàn)，配置脈沖發(fā)生器來完成螺紋加工功能。

對于一套較為完善的經(jīng)濟型專用數(shù)控改造系統(tǒng)應該具備以下最為基本的配備和功能：

①系統(tǒng)主控一定是具有智能控制的微處理器，應該具備可以自主代碼編寫，刀具補償，數(shù)碼管或者液晶顯示二坐標，螺紋加工控制，圓弧和直線插補。②配備專用的步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，控制精度對于上下Z向至少為0.01mm，左右X向至少為0.005mm，還應該兼顧相應的導程絲杠相配套功能。③加工程序的設(shè)定和代碼的編寫要依靠外接控制面板完成，并且要具備掉電自動保護功能；還要是系統(tǒng)具有對代碼可以進試驗性運行以及實時編輯。④可以對代碼進行循環(huán)或者單步或者連續(xù)執(zhí)行的功能，除此之外還應該具有超量程警報以及機械極限位置自動限位等各類數(shù)控基木功能。

4 結(jié)論

上述常規(guī)對普通機床數(shù)控改造的方案經(jīng)過很多實踐證明普通機床數(shù)控化改造之后運行非常穩(wěn)定，而且非常經(jīng)濟實用，這種對普通機床的改造涉及了了眾多領(lǐng)域，如計算機，電子信息，機械，是一項理論和實際相結(jié)合緊密的系統(tǒng)工程。對車床改造之前一定要做好充分論證和相關(guān)技術(shù)及材料準備工作。改造過程中，本著先易后難原則，把相關(guān)電氣改造和機械修理有效結(jié)合一起。事實也證明：這種改造方案使用了很少的資金，卻能夠把普通機床改造成數(shù)控機床，給很多企業(yè)創(chuàng)造更多的價值。

[1]劉杰.經(jīng)濟型數(shù)控機床改造的優(yōu)化方案探索[J].中國機械，2014.

[2]黃世寧.淺談數(shù)控機床電氣改造中應注意的問題[J].科技資訊，2012.

TG659

A

1004-7344（2016）32-0244-01

2016-10-24

孔翠翠（1985-），女，河南商丘人，研究方向為機械制造。