摘要：介紹了我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了車床數(shù)控改造的必要性。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)、主軸箱、進(jìn)給系統(tǒng)以及刀架的改造進(jìn)行了比較詳細(xì)的論述。最后提出車床數(shù)控改造的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);改造;車床

1我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著世界科技進(jìn)步和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，是國(guó)防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。數(shù)控機(jī)床的擁有量及其性能水平的高低，反映國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)水平，也成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和品種，尚不能完全滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國(guó)裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。我國(guó)機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第3名，機(jī)床消費(fèi)額上升到世界排名第2位，其中普通機(jī)床占80%左右。重視對(duì)現(xiàn)有機(jī)床的改造，利用數(shù)控技術(shù)對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行改造，降低成本，為企業(yè)提高生產(chǎn)效益。

2車床數(shù)控改造的必要性

普通機(jī)床因?yàn)樽陨淼脑�因，無(wú)法加工含有曲線、曲面等復(fù)雜的零件，而且加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，利用數(shù)控技術(shù)改造后的簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床不但可加工含有曲線、曲面等復(fù)雜的零件，而且能夠?qū)崿F(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，同時(shí)加工效率也比傳統(tǒng)機(jī)床提高3-10倍。簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，操作方便，工作可靠，編程簡(jiǎn)單，而且價(jià)格也低廉，僅為全功能數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格的三分之一至十分之一，特別適用于形狀簡(jiǎn)單的中小批量、多品種零件的重復(fù)生產(chǎn)。機(jī)床數(shù)控改造的市場(chǎng)很大，有著廣闊的發(fā)展前景，為生產(chǎn)企業(yè)降低加工成本，提高生產(chǎn)效率有較大的幫助。

3車床數(shù)控改造的主要內(nèi)容

數(shù)控系統(tǒng)改裝大體可以分為兩類:一類是現(xiàn)有普通機(jī)床上加裝數(shù)控裝置和可編程控制器，另一類是采用更先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)代替現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的控制裝置。機(jī)床改裝主要是將機(jī)床原有的傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng):主軸箱一走刀箱一溜板箱的傳動(dòng)鏈改為直接由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床縱、橫兩根絲杠的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)由步進(jìn)電機(jī)控制車床兩坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的方向、速度、位移量，自動(dòng)加工出所需的零件。其次是根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，適當(dāng)進(jìn)行一些輔助改造，如增加電動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架、安裝主軸脈沖發(fā)生器、配備電動(dòng)夾具(電動(dòng)卡盤、電動(dòng)液壓尾座)、改普通絲杠為滾珠絲杠等，以形成功能更為齊全，適應(yīng)性更強(qiáng)的數(shù)控車床。

3.1數(shù)控系統(tǒng)的改造

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性極高、體積小的優(yōu)點(diǎn)，是普通車床數(shù)控改造實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制裝置。數(shù)控系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)控制，主軸脈沖器的安裝，在改造中因?yàn)樵�有的主軸與拖板之間的聯(lián)系被破壞，為了實(shí)現(xiàn)螺紋加工的自動(dòng)化，必須在主軸上安裝一傳感器來(lái)起到微機(jī)與刀具之間的聯(lián)系作用.安裝步驟是先將主軸脈沖發(fā)生器安裝在支架上，然后裝上從動(dòng)齒輪，再把主動(dòng)齒輪裝在床頭箱主軸輸出端，最后進(jìn)行總裝。用PLC改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)是很好的方法，它可以充分發(fā)揮PLC高可靠性、高抗干擾的特點(diǎn)，壽命長(zhǎng)、維修量少、查找外部線路簡(jiǎn)單。用PLC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制和變速位置的數(shù)據(jù)處理，較好地實(shí)現(xiàn)了原工藝要求，簡(jiǎn)化了線路，提高了可靠性和機(jī)床的運(yùn)行率。

3.2主軸箱的改造

主軸部件是機(jī)床中最重要的組成部件之一，是體現(xiàn)整臺(tái)機(jī)床技術(shù)水平的一個(gè)主要標(biāo)志。如果要提高車床的自動(dòng)化程度，或者所加工工件需在加工過(guò)程中自動(dòng)變換切削速度，可用雙速和四速電動(dòng)機(jī)代替原車床的主電動(dòng)機(jī)。由于多速電動(dòng)機(jī)的功率是隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化的，應(yīng)選擇功率大一些的電動(dòng)機(jī)。也可采用主軸變頻器改造，但費(fèi)用較高。對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，一般可保留原有的主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速操縱機(jī)構(gòu)，這樣既保留了車床的原有功能，又簡(jiǎn)化了改造量。我們就采取這種方式，對(duì)主要軸承進(jìn)行精度恢復(fù);校正主軸回轉(zhuǎn)精度;將頂蓋改為透明材料，便于主軸箱傳動(dòng)的觀察;同樣改造了變速箱前部，也安裝了透明材料，便于學(xué)生觀察工作原理。

3.3進(jìn)給系統(tǒng)的改造

CA6136型普通車床采用的是T型絲杠等滑動(dòng)絲杠副，與滾珠絲杠副相比摩擦阻力大、傳動(dòng)效率低，不能適應(yīng)于高速運(yùn)動(dòng)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制進(jìn)給。另外由于磨損快，造成其精度保持性和壽命低等等，在進(jìn)行普通機(jī)床數(shù)控化改造時(shí)，利用滾珠絲杠副摩擦損失小，傳動(dòng)效率高的特點(diǎn)，都將滑動(dòng)絲杠副更換為滾珠絲杠副。在滿足機(jī)床要求的前提下，為減少中間環(huán)節(jié)帶來(lái)的傳動(dòng)誤差，我們將步進(jìn)電機(jī)與絲杠副通過(guò)聯(lián)軸器直接聯(lián)接，用PLC進(jìn)行控制。拆掉原機(jī)床的進(jìn)給箱和溜板箱，利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷釘孔安裝步進(jìn)電機(jī)和一對(duì)齒輪的箱體。滾珠絲杠仍安置在原絲杠的位置。

安裝縱向(Z向)步進(jìn)電機(jī)時(shí)，先將原來(lái)的絲杠車短、車細(xì)后裝在軸套內(nèi)，再裝在絲杠掛腳內(nèi)，并且在絲杠掛腳內(nèi)與步進(jìn)電機(jī)輸出軸通過(guò)銷固定(使用時(shí)要落下開(kāi)合螺母)。為了減小機(jī)床沖擊慣性和進(jìn)給失步，應(yīng)將機(jī)床縱向手輪與變速機(jī)構(gòu)拆除。安裝橫向(X向)步進(jìn)電機(jī)時(shí)，將橫向進(jìn)給絲杠車細(xì)，裝上聯(lián)接套并與步進(jìn)電機(jī)輸出軸固定，且一同固定在溜板上。

3.4刀架的改造

普通機(jī)床刀架因?yàn)闊o(wú)法自動(dòng)換刀，所以必須更換為電動(dòng)刀架，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床快速準(zhǔn)確的自動(dòng)換刀功能，回轉(zhuǎn)刀架的全部動(dòng)作由液壓系統(tǒng)通過(guò)電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制。更換裝有減速器的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，刀架本身要求帶有三相異步電動(dòng)機(jī)。安裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架時(shí)，把原有的刀架連同小拖板一起拆除，將自動(dòng)刀架底座下止口凸白國(guó)柱(帶偏心套)與中拖板的定位孔相配合，并調(diào)整偏心套使自動(dòng)刀架與中拖板的左側(cè)面對(duì)齊，刀架四面與機(jī)床X、Z軸平行.最后用四個(gè)螺釘與中拖板固定。

4.車床數(shù)控改造的注意事項(xiàng)

車床數(shù)控改造過(guò)程需要保持機(jī)床穩(wěn)定的性能。機(jī)床改造后的整機(jī)精度受原機(jī)床的幾何精度影響很大，所以應(yīng)在改造前通過(guò)對(duì)原機(jī)床進(jìn)行大修，或者對(duì)原機(jī)床的機(jī)械部分重新裝配加工來(lái)恢復(fù)機(jī)床的幾何精度。采用數(shù)控軟件控制機(jī)床各部分，更加可靠。注意控制車床數(shù)控改造的成本，機(jī)床盡量改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，原機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)能用的盡量利用不要換，增加步進(jìn)電機(jī)控制進(jìn)給，機(jī)床的原有功能也應(yīng)盡可能地保留，讓機(jī)床兼有數(shù)控和手動(dòng)操作的雙重功能。

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