論如何提高數(shù)控機(jī)床改造精度

張祝華

【摘要】現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的快速提高，數(shù)控技術(shù)已廣泛用于生產(chǎn)加工行業(yè)中，數(shù)控機(jī)床的改造在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣，它的加工精確性為生產(chǎn)和加工企業(yè)解決了復(fù)雜精密的零部件生產(chǎn)工藝，提高了現(xiàn)代化企業(yè)的生產(chǎn)水平。本文對(duì)于數(shù)控機(jī)床改造的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)提高數(shù)控機(jī)床改造的精度的常見(jiàn)的幾點(diǎn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控；機(jī)床；精度

數(shù)控機(jī)床改造綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適合加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜，生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需更換零件加工程序，無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就必須要提高機(jī)床數(shù)控化率。通過(guò)對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行數(shù)控改造。機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯；其次，性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度；同時(shí)還可以大大提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3至5倍。機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。

一、數(shù)控機(jī)床改造的特點(diǎn)

數(shù)控改造技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這主要是由于數(shù)控改造有以下幾方面突出特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

1、投資額少、交貨期短同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60%-80%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低，特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只是新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的1/3，交貨期短。即使有些特殊情況，如高速主軸、托盤(pán)自動(dòng)交換裝置的制造與安裝過(guò)于費(fèi)工、費(fèi)錢(qián)，改造成本也高2-3倍，但與購(gòu)置新機(jī)床相比，也能節(jié)省投資50%左右。

2、機(jī)械性能穩(wěn)定可靠所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而兼顧的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。

3、熟悉了解設(shè)備、便于操作維修購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備時(shí)，不了解新設(shè)備是否滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床地加工能力，另外，由于多年使用，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短，見(jiàn)效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

4、可采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備地自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備和檔次，將舊設(shè)備改成當(dāng)今水平的機(jī)床。充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購(gòu)置新設(shè)備時(shí)那樣需要重新構(gòu)筑地基。因此可節(jié)約費(fèi)用，降低改造成本，同時(shí)也可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

5、提高產(chǎn)品質(zhì)量和工效可以解決復(fù)雜零件的加工精度控制，加工的產(chǎn)品尺寸一致性好、合格率高、廢品率的、生產(chǎn)效率高。如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，一般可提高工效3-7倍。對(duì)復(fù)雜零件而言，難度越高，提高的工效越明顯。此外還可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人素質(zhì)促進(jìn)科技成果的普及和應(yīng)用，為“體力型”向“智能”轉(zhuǎn)變創(chuàng)造條件。

二、提高數(shù)控機(jī)床改造精度的常見(jiàn)方法

數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)上要達(dá)到高的靜動(dòng)態(tài)剛度，運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無(wú)間隙，功率大；便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求，還應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求，才能獲得預(yù)期的改造目的，常見(jiàn)的機(jī)床改造方法如下。

1、修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度

導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向與承載。導(dǎo)軌在空載和在切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí)，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。是機(jī)床幾何精度的基礎(chǔ)，所以，機(jī)床在改造時(shí)，為了達(dá)到預(yù)期的精度要求，往往必須修復(fù)導(dǎo)軌精度。對(duì)不同形式導(dǎo)軌，大概修理方法如下：

（1）使用環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層修復(fù)導(dǎo)軌精度：工作臺(tái)導(dǎo)軌的涂層，就是床身導(dǎo)軌的拓印，它的配合精度必然很高，簡(jiǎn)化了工藝，縮短了制造周期。應(yīng)用于機(jī)床改造更為便利，效果顯著。

（2）鑄鐵導(dǎo)軌：鑄鐵導(dǎo)軌的精加工是用刮削的方法得到的，刮研顯點(diǎn)為18-25點(diǎn)/平方厘米，同時(shí)，必須保證潤(rùn)滑的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦，以及對(duì)位置控制精度的影響。

2、恢復(fù)主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機(jī)床工作時(shí)，由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運(yùn)動(dòng)，對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，有重要影響。所以，改造時(shí)必須修復(fù)主軸的精度。

對(duì)于精度超差的主軸拆卸以后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全面檢查，以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調(diào)整軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊。調(diào)整后應(yīng)進(jìn)行溫升實(shí)驗(yàn)，溫升超過(guò)規(guī)定值，應(yīng)減少預(yù)緊量。

當(dāng)主軸軸承重新裝配好后，用千分表和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)棒，檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉(zhuǎn)中心重合，如果相差較大，則必須用專(zhuān)用的磨頭，重新磨削主軸錐孔，使其回轉(zhuǎn)中心同主軸的回轉(zhuǎn)中心完全重合。

3、修復(fù)或更換滾珠絲杠

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰(zhàn)。滾珠絲杠作為當(dāng)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以其長(zhǎng)壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無(wú)間隙等顯著特點(diǎn)而得以廣泛應(yīng)用，成為各類(lèi)數(shù)控機(jī)床的重要配套部件，并已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和商品化?；旧犀F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都采用了滾珠絲杠，但在改造時(shí)，一定要恢復(fù)其傳動(dòng)精度，或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠，只有這樣才能保證改造后的定位精度，尤其是在半閉環(huán)系統(tǒng)中，絲杠不僅要起到傳動(dòng)作用，還要起到標(biāo)尺的作用，編碼器只是測(cè)量絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)，至于工作臺(tái)實(shí)際行走的距離，相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

4、利用精密儀器檢測(cè)機(jī)床精度

可以結(jié)合具體的機(jī)床改造過(guò)程，利用先進(jìn)的激光干涉儀測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)機(jī)床的定位精度進(jìn)行測(cè)量，并利用球桿儀快速檢查機(jī)床精度，診斷誤差來(lái)源，自動(dòng)分析機(jī)床精度狀態(tài)，檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動(dòng)鏈磨損等，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行必要的分析，再結(jié)合資金投入、新技術(shù)應(yīng)用等因素確定必要的改造、修理方案。在調(diào)整機(jī)床參數(shù)時(shí)，尤其是伺服驅(qū)動(dòng)參數(shù)，可根據(jù)球桿儀的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，使機(jī)床參數(shù)更合理，系統(tǒng)更穩(wěn)定。

在改造完成后，利用激光干涉儀對(duì)定位精度進(jìn)行測(cè)量，然后，根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，可以大大提高機(jī)床的定位精度和加工精度。

5、減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙

一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動(dòng)精度，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無(wú)間隙傳動(dòng)，因而改造時(shí)，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求，以保證機(jī)床加工精度。

如果進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中有蝸輪蝸桿傳動(dòng)，一定要注意，調(diào)整好反向間隙，否則，很可能直接影響機(jī)床性能。另外，如果進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中有同步齒形帶，也必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或更換，尤其是在采用半閉環(huán)系統(tǒng)中，若此部分不在控制環(huán)內(nèi)，將直接影響機(jī)床的定位精度。

三、結(jié)論

綜上所述，在數(shù)控機(jī)床的加工工作當(dāng)中，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的精度影響因素有很多，對(duì)于這些影響我們要綜合分析，從多方面盡可能的降低誤差，實(shí)現(xiàn)加工精度的有效提升。