普通機床智能化改造

吳大海

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，制造業(yè)也在高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)量的需求在不斷提高。機床在機械制造中發(fā)揮著巨大的作用，因此，為了更好地適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，對普通機床進(jìn)行智能化改造，既可以解決現(xiàn)代機械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多零件的加工問題，而且能夠穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)的效率。我國作為機床大國，如果購買智能化的機床則花費較高，且當(dāng)前的機床也不能夠有效地進(jìn)行利用，因此改造現(xiàn)有的機床將其智能化是總的趨勢。在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上，將機械運動的自動化向信息控制的智能化方向發(fā)展成為當(dāng)下亟待解決的問題。

關(guān)鍵詞：機床改造；電氣控制；數(shù)控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.019

1 普通機床智能化改造的意義

當(dāng)前，在全球化的經(jīng)濟浪潮中，以生產(chǎn)加工為主要業(yè)務(wù)方向的企業(yè)要想占得一定量的市場份額，就必須迎合市場多變的需求，不斷地開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低廉的價格，最優(yōu)良的品質(zhì)，最短的時間滿足市場的需要，這樣才能在激烈的競爭中生存下來。而普通機床已經(jīng)不能夠滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求，難以適應(yīng)激烈的市場環(huán)境，因此，對普通機床進(jìn)行智能化改造是大勢所趨。

普通機床的使用危險性大，所需要的勞動力高，而且不能夠進(jìn)行批量化的生產(chǎn)，智能化機床則可以很好的解決這一系列的問題。智能機床的出現(xiàn)為將來制造業(yè)實現(xiàn)全盤生產(chǎn)自動化創(chuàng)造了條件，機床技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)就是實現(xiàn)全盤生產(chǎn)智能化，由單機智能化向FMC、CIM、CIMS發(fā)展，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)的效率，降低生產(chǎn)的成本，從而創(chuàng)造更多的財富價值。在單個機床的智能化水平提高以后，可以減少工作人員在該機床管理方面的工作量，從而可以節(jié)省人力，進(jìn)而投入到解決機床外的其它問題，進(jìn)一步發(fā)展智能機床和機床智能化。

2 普通機床智能化改造的條件

普通機床進(jìn)行智能化改造需要確定是否可以對其進(jìn)行改造，有些機床難以達(dá)到改造的標(biāo)準(zhǔn)。首先，需要考慮產(chǎn)品的加工性，雖然機床的智能化改造后具備一系列的優(yōu)點，但是不是適用于所有產(chǎn)品的加工方式，因此企業(yè)在對機床改造前需要對自己的產(chǎn)品進(jìn)行分析，看該產(chǎn)品是否適合在智能化機床下進(jìn)行加工生產(chǎn)。其次需要考慮機床的狀況，智能化改造是在原本的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，如果主要的一些部件缺失就難以實現(xiàn)改造，還有如果本身受力不穩(wěn)也不適合進(jìn)行。最后還要考慮經(jīng)濟效益。對機床進(jìn)行改造的初衷就是利用好現(xiàn)有機床，節(jié)約資源，如果改造的價格僅僅是同類設(shè)備價格的30%以內(nèi)，經(jīng)濟上才比較合算。改造的費用主要是機械的改造跟零件是否可以繼續(xù)利用有關(guān)，還有不同數(shù)控系統(tǒng)之間的價格差異，一般來說，企業(yè)會根據(jù)需求自行選擇哪種系統(tǒng)。

3 普通機床智能化改造的對策分析

普通機床包括普通車床、鉆床、鏜床、銑床、刨插床等，本文以銑床為例，對銑床進(jìn)行智能化的改造進(jìn)行對策分析。通常情況下，銑床主要是達(dá)到這兩個條件就可以具備完善的功能，首先是基礎(chǔ)配件的剛度要高，如果剛度不夠，在經(jīng)受一定的壓力之后就會變形，其次是成本要足夠低，這樣改造才有意義。

銑床的智能化改造第一步是要根據(jù)實際的情況選擇不同的數(shù)控系統(tǒng)。第一種是成本較低的由步進(jìn)電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)。它可以滿足大部分的銑床的改造需求，具有構(gòu)造簡單、操作方便、運行安全等特點。第二種是由異步電動機或者直流電機拖動的，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。第三種是由交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，它是現(xiàn)在企業(yè)里使用比較多的一種。第二步就是對銑床的主傳動進(jìn)行自動化改造。通常來說，對銑床的性能需求不是很高，因此主傳動的位置不需要做過多的變化，主軸傳動效率連接鏈、主軸內(nèi)的變速構(gòu)造也基本上都可以不用改變，除非智能需求的標(biāo)準(zhǔn)較高。最后就是對進(jìn)給傳動的數(shù)控改造，主要就是這四個部分，滑動導(dǎo)軌副，齒輪副，滑動絲杠與無間隙絲杠和安全防護。滑動導(dǎo)軌需要具有較高的精度和工藝性，以及能夠承受摩擦、磨損，同時還需要具備一定的剛度，防止導(dǎo)軌在受力的情況下變形進(jìn)而影響加工的精度，因此，會在原來的導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶。為了確保銑床有一定的傳動精度，就會使用較高的齒輪精度等級。普通銑床一般不選用低于六級的滑動絲杠，雖然價格相對低廉但是精度不夠，通常會選用無間隙絲杠，摩擦損失小、效率高、壽命長。普通銑床的改造完成后，要進(jìn)行安全性檢查，防止事故的出現(xiàn)。

本次就以機床型號為ZJK7532-A立式銑床為例，做出實例分析。該機床的狀況良好，可以對其進(jìn)行智能化改造。本次改造的主要目的就是利用數(shù)控系統(tǒng)對主軸升降和工作臺的XY軸的進(jìn)給運動進(jìn)行控制，實現(xiàn)三軸同步驅(qū)動，并將銑床的主軸改為交流伺服電機驅(qū)動。首先是數(shù)控系統(tǒng)的選擇，根據(jù)市面上的調(diào)研和數(shù)控系統(tǒng)選擇原則，本次系統(tǒng)選用FANUC數(shù)控系統(tǒng)。接下來是配置和安裝數(shù)控裝置，數(shù)控裝置是機床的核心，其中的系統(tǒng)軟件對代碼進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)的指令脈沖，其中最基本的信號就是經(jīng)過插補運算后的各坐標(biāo)的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量指令。最后是連接與調(diào)試FANUC數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)下列步驟：（1）設(shè)置系統(tǒng)功能參數(shù)；（2）進(jìn)給伺服初始化；（3）設(shè)定伺服參0i系統(tǒng)#1001至#1007的有關(guān)參數(shù)；（4）主軸電動機的初始化；（5）設(shè)定主軸控制的參數(shù)；（6）設(shè)定系統(tǒng)和機床的其他有關(guān)參數(shù)；（7）編制梯形圖，調(diào)機要想主軸電動機轉(zhuǎn)動，必須把控制指令送到主軸電動機的驅(qū)動器。

4 結(jié)語

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量的需求在不斷提高，普通機床已經(jīng)難以滿足現(xiàn)在的市場需求，為了提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和生產(chǎn)的效率，對普通機床進(jìn)行智能化改造已經(jīng)是大勢所趨。只有不斷地發(fā)展智能化機床技術(shù)，促進(jìn)普通機床的改造，才可以有效地節(jié)約資源，創(chuàng)造更多的產(chǎn)值。

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