普通車床的數(shù)控化改造

吳康福

摘要：在現(xiàn)代化技術(shù)沒有發(fā)展以前，我國在長期的工業(yè)生產(chǎn)中所采用的很多機(jī)械設(shè)備都比較落后，其中就包括車床的使用，在經(jīng)過一次又一次的工業(yè)改革之后，普通的車床已經(jīng)不能適應(yīng)時代發(fā)展的要求，需要做出改進(jìn)，為此，要采取有效的方法來對現(xiàn)有的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，這是提高企業(yè)競爭力的必由之路。

關(guān)鍵詞：普通車床;數(shù)控;生產(chǎn)

0 ?引言

普通機(jī)床被數(shù)控機(jī)床所代替，是工業(yè)產(chǎn)業(yè)自身技術(shù)升級和改造的要求，是市場經(jīng)濟(jì)條件下企業(yè)想要保持長久競爭力的必要手段。就目前而言，為了應(yīng)對激烈的市場競爭，很多企業(yè)，尤其是中小企業(yè)需要進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，普通機(jī)床的數(shù)控化改造之路是目前比較理想的、合理的選擇，更是提升我國整體機(jī)床數(shù)控化發(fā)展和普及的有效路徑。

1 ?普通車床數(shù)控化改造的意義

鑒于我國目前中小企業(yè)數(shù)量眾多，他們在很多方面都不能和那些大型的企業(yè)集團(tuán)相比，無論是資金實力還是發(fā)展規(guī)模，都還存在一定的局限性。因為很多中小型的企業(yè)還在使用普通機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)，而為了提高生產(chǎn)效率和應(yīng)對市場競爭，又不得不對普通機(jī)床進(jìn)行改造，由此可見，我國目前普通機(jī)床的數(shù)控化改造的發(fā)展前景很廣闊。而對普通車床進(jìn)行數(shù)控化的改造無論是對于企業(yè)自身來說，還是對于整體的國家工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步來說，都是有著重要的意義的。

1.1 節(jié)省企業(yè)開支

數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床的價格相比，高的不是一點半點，這也是為什么很多中小企業(yè)沒有使用數(shù)控機(jī)床的一個非常重要的原因。與購買數(shù)控機(jī)床相比，對普通機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造的費用是要低很多的，一般可以節(jié)省60%左右的費用，尤其是那些大型的以及特殊的一些機(jī)床設(shè)備，在價格差異上就更為明顯。一般情況下，大型普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造只需要花費新的數(shù)控機(jī)床價格的1/3，也就是說如果要對普通機(jī)床的結(jié)構(gòu)做出符合數(shù)控化要求的改造，只需要花費新的數(shù)控機(jī)床的價錢的60%的比例即可，并且還可以利用現(xiàn)有的地基，減少浪費問題。

1.2 性能更加穩(wěn)定可靠

因為數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)各種零件時，采用的是高科技技術(shù)設(shè)定各種生產(chǎn)程序，所以，和普通的機(jī)床相比，所生產(chǎn)出來的零件不僅檔次會更高，而且質(zhì)量也要高出很多，成本也會更低，不會因為壓力變形而影響產(chǎn)品的精度。在加工時，一般只需要更改數(shù)控程序就可以，由于數(shù)控化機(jī)床的自動化程度比較高，也可以大大減輕生產(chǎn)人員的勞動強(qiáng)度。

1.3 提高生產(chǎn)效率

對普通機(jī)床進(jìn)行改造的目的，一個不可忽視的原因就是要提高生產(chǎn)效率，在對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造之后，零件加工等各種機(jī)械加工基本上可以實現(xiàn)自動化、電子化，在效率上要比普通機(jī)床的生產(chǎn)效率要提高3-5倍，對于復(fù)雜零件的加工，難度也會大大降低，這就會縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，大大節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備的時間，相應(yīng)的也就提高了生產(chǎn)效率和降低了生產(chǎn)成本，而且作為工作人員來說，可以減少人員的使用，但相應(yīng)的會對工作人員的技術(shù)水平要求更高。

2 ?普通車床的數(shù)控化改造方案

就我國目前的狀況來看，在很多企業(yè)中都有普通機(jī)床的存在，如果完全用數(shù)控機(jī)床來替代普通機(jī)床，不僅會加大企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且也會產(chǎn)生大量的浪費，為此，目前最佳的辦法就是對企業(yè)現(xiàn)有的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化的改造，在減少企業(yè)負(fù)擔(dān)和經(jīng)營成本的同時，也可以使企業(yè)的機(jī)床技術(shù)升級，幫助企業(yè)進(jìn)行工業(yè)的升級改造，降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)企業(yè)的產(chǎn)品競爭力和市場競爭力，更好的應(yīng)對來自于國內(nèi)和國際的市場變化。

2.1 總體方案

我國目前企業(yè)的大量的普通車床的存在，如果都舍棄的話，勢必會造成大量的浪費現(xiàn)象。所以，要對普通車床進(jìn)行升級改造。但普通機(jī)床在改造時，并不是為了盲目的追求高端、高效的數(shù)控化，而不考慮經(jīng)濟(jì)實力，所以普通機(jī)床在進(jìn)行數(shù)控化改造，進(jìn)行總體方案設(shè)計時，要在保持基本的生產(chǎn)要求和生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，對普通的機(jī)床盡量做出最佳的改造，也就是說改造的結(jié)構(gòu)部分其實是越少越好，從而在減少企業(yè)成本的同時，也能夠盡量的保持機(jī)床的功能和作用。

數(shù)控機(jī)床是由三部分組成的，包括機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)。之所以要對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化的改造，主要的目的就是實現(xiàn)普通機(jī)床的數(shù)控化操作，讓機(jī)床在設(shè)定好的數(shù)字程序下實現(xiàn)自動化的操作，而不是再向以前一樣，處處都需要人為的來參與，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率和降低人工成本的目的。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造，重點就在于要將普通機(jī)床改成數(shù)控化的、自動化的機(jī)床加工。這就需要解決一個非常關(guān)鍵的問題，那就是把手動控制的一些操作改造成自動化控制的一些操作，在信息化系統(tǒng)的控制下，完成機(jī)械和零件的自動的加工和高效的加工。下面是經(jīng)過分析之后，所確定的對于普通車床的總體的改造方案。

在對一些普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造時，把要加工的機(jī)械或零件的加工程序輸入到信息化的控制系統(tǒng)當(dāng)中，當(dāng)信息系統(tǒng)在對輸入的程序進(jìn)行理解和加工之后，就會發(fā)出指令，這個由控制系統(tǒng)發(fā)出的命令就會通過專用的接口傳輸?shù)讲竭M(jìn)電動機(jī)，電動機(jī)在接到命令之后，其齒輪就會降低速度，進(jìn)而帶動滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動，螺母則會帶動刀架開始直線移動，這樣就實現(xiàn)了縱向和橫向的自動進(jìn)給運(yùn)動。如圖1中所示。

2.2 數(shù)控改造的主要結(jié)構(gòu)

2.2.1 數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床的價格之所以會比較高，和數(shù)控系統(tǒng)的性能以及檔次是有直接關(guān)系的。數(shù)控系統(tǒng)從功能上可以分成低中高三檔，中高檔系統(tǒng)的功能是比較齊全的，性能也是更好的，但價格一般偏高，大約在5萬元左右。如華中I型、Fanuc型。為了節(jié)省開支考慮，在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)改造時，可以選擇價格比較低的LBNC-2T型數(shù)控車床系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的主控單元是8031單片機(jī)，而且編程格式也是符合國際標(biāo)準(zhǔn)的，三排數(shù)碼管會顯示出程序字符和兩個軸的動態(tài)坐標(biāo)情況，所具有的功能也是比較多的，比如可以自動換刀、自動加工、車螺紋等，是在普通機(jī)床改造中，功能比較多的數(shù)控系統(tǒng)。

2.2.2 縱向（Z向）進(jìn)給系統(tǒng)

①設(shè)計思路。因為機(jī)床的縱向進(jìn)給系統(tǒng)主要是要帶動大拖板進(jìn)行左右方向的縱向移動。為此，一般情況下，步進(jìn)電動機(jī)會安在縱向絲杠的右端?？梢赃x用的是110BC-380C型的步進(jìn)電動機(jī)，為80-300V的三相電壓，6A的電流，步距角1.5°/0.75°，轉(zhuǎn)距9.8N/m。

②改造步驟。將普通機(jī)床的絲杠和溜板箱拆下來，同時也把絲杠右邊的支撐座拆下，不再讓絲杠和主軸箱之間產(chǎn)生傳動。然后再車削兩個一長一短的軸套，長的軸套用來連接絲杠左端和左端的支撐座，短的軸套則用來把絲杠右端和電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行連接;一些需要使用的配件和零件，如螺母等要根據(jù)改造后的要求進(jìn)行加工，讓其符合安裝要求。在需要安裝的部件安裝完之后，一定不能忘了要進(jìn)行檢查，對有缺陷的地方進(jìn)行調(diào)整，以保證正確性。

3 ?橫向（X向）進(jìn)給系統(tǒng)

3.1 設(shè)計思路

和縱向進(jìn)給運(yùn)動相對應(yīng)的是橫向的進(jìn)給系統(tǒng)，橫向進(jìn)給系統(tǒng)主要是為了讓刀架可以橫向運(yùn)動。選用的是110BF-003型步進(jìn)電動機(jī)，三相電機(jī)80-300V，電流6A，步距角1.5°/0.75°，轉(zhuǎn)距7.84N/m。

3.2 改造步驟

在改造橫向進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng)時，要把普通機(jī)床的小拖板、刀架和滑動絲杠都拆下來;車削一根定位芯軸，以及一根手動軸，把定位芯軸定位好之后，用其來替代原來的手動軸，連接住滾珠絲杠。同時，也要車削兩個連接套，用來連接電機(jī)旋轉(zhuǎn)和手輪軸;將大拖板上和螺母不符合的的部位銑去;利用車床主軸和尾座將螺母套安裝到絲杠上，再利用鎖緊螺母進(jìn)行預(yù)緊，消除間隙;在總的安裝完成之后，用墊片調(diào)整螺母上下的位置，讓其傳動平穩(wěn)。

4 ?刀架

4.1 設(shè)計思路

對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的一個重要目的就是要實現(xiàn)機(jī)床自動換刀。所以可以選擇多功能的四方刀架，它不僅結(jié)構(gòu)較為簡單而且還很實用，可以完成多種加工的換刀，比如粗、精車、螺紋車和切槽（斷）等。刀架的轉(zhuǎn)位則由三相異步電動機(jī)來作為驅(qū)動。

4.2 改造步驟

拆下原來的手動刀架;將其換成電動刀架，并在把刀架旋轉(zhuǎn)45°之后，安裝到小拖板上。在安裝完成之后，采用MDI功能來進(jìn)行換刀，以檢驗安裝的情況的好壞。需要說明的是，一定要看看電源有沒有反接情況，如果有的話，一定要及時更正。

5 ?編碼器

5.1 設(shè)計思路

為了保障在加工時的吃刀不亂扣，必須要安裝編碼器。編碼器可以選擇ZJE-38A型（1200）光電編碼器。

5.2 改造步驟

把普通機(jī)床的掛輪拆下來，另外加工兩只67齒和90齒的掛輪;增加一只中間繼電器，由電門鎖開關(guān)來控制機(jī)床的電源;在電動刀架三相電源的進(jìn)線處加裝快速熔斷器和熱繼電器（2.5A），以保證電動刀架在工作時的安全性。

6 ?結(jié)束語

科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步也體現(xiàn)在了各行各業(yè)的生產(chǎn)中，尤其是企業(yè)所使用的機(jī)床，在當(dāng)前的條件下，要不斷的進(jìn)行改進(jìn)，以保證加工出來的產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，但目前來看，普通機(jī)床加工出的產(chǎn)品的不足越來越暴露出來，如品種較少、質(zhì)量較低、成本比較高，以及生產(chǎn)周期長的不足，這使得這些產(chǎn)品無論是在國內(nèi)市場還是在國際市場，都缺乏足夠的競爭力，不僅會造成產(chǎn)品的滯銷，影響企業(yè)的生產(chǎn)效益，更嚴(yán)重影響到了企業(yè)未來的生存和發(fā)展，所以，在當(dāng)前很多企業(yè)還沒有足夠的實力購買全新的數(shù)控機(jī)床的情況下，必須要采取有效的技術(shù)對現(xiàn)有的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化的改造，以提高機(jī)床的數(shù)控化率和企業(yè)的競爭力，幫助企業(yè)更好的應(yīng)對市場競爭，并進(jìn)一步推進(jìn)我國現(xiàn)代化工業(yè)的進(jìn)程。

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