涂萬陽 劉磊

摘 要：由于機床的數(shù)控化改造有較大的經(jīng)濟效益與社會效益，在日本、德國和美國等發(fā)達國家已經(jīng)得到政府的大力扶持，而在中國這種改造才剛剛起步，機床的數(shù)控化改造是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，只有抓好改造全過程的設(shè)計與管理，才能改造出高質(zhì)量的數(shù)控機床。

關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造；數(shù)控系統(tǒng)；伺服系統(tǒng)

機床數(shù)控化改造有多種方案，機床類型不同，改造的內(nèi)容也不同，所以機床改造內(nèi)容并非一成不變，而要根據(jù)實際情況選取合適的方式，以使普通機床數(shù)控化改造后的性能與新的同類數(shù)控機床相近或相同。同時，在機床數(shù)控化改造完成后，還應(yīng)注意培訓(xùn)數(shù)控機床的操作人員和編程人員，以使改造后的數(shù)控機床能夠盡快發(fā)揮作用。

1、改造數(shù)控機床的因素分析

數(shù)控機床的使用提高了機床加工生產(chǎn)的效率。普通機床進行數(shù)控化技術(shù)改造后可以實現(xiàn)零件加工自動化；其次，零件加工性能更加穩(wěn)定安全更加可靠。這是由于經(jīng)數(shù)控技術(shù)改造的數(shù)控機床的各主要部件經(jīng)過長期工作，幾乎不會因刀刃變形而影響生產(chǎn)件的精度；再次，可以為零件生產(chǎn)廠家節(jié)約資金。與購買新的普通機床相比，普通機床的數(shù)控化改造一般可以節(jié)省一半以上的費用；最后，對于復(fù)雜的加工零件而言，改造難度越高，其功效提高的越顯著：且可不用或少用工裝，這樣不但節(jié)約費用，還可以縮短零件生產(chǎn)的準備時間。由于所需加工產(chǎn)品的尺寸誤差較小，精度要求高，不需要再進行修配。而數(shù)控機床由于實現(xiàn)了加工的自動化，計算機系統(tǒng)可以對刀具進行自動化管理，從而不會因為刀具的磨損而影響加工零件的精度與一致性；由于數(shù)控機床可以實現(xiàn)多種加工功能，因此可以加T出復(fù)雜的零件；由于實現(xiàn)了加工產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)，數(shù)控機床的加工效率可以提高許多。計算機擁有強大的記憶和存儲功能，因而可以把所需的程序存儲下來，然后根據(jù)程序的規(guī)定自動去執(zhí)行加工工序，實現(xiàn)加工的自動化；數(shù)控機床實現(xiàn)了多道工序集中完成，減少了頻繁搬運被加工的零件，當(dāng)零件裝夾好后，可以實現(xiàn)多道工序的加工。

2、數(shù)控化改造的內(nèi)容

2.1精度的恢復(fù)和機械傳動部分的改進

機床改造過程中首要任務(wù)是對舊機床進行類似于通常的機床大修，以恢復(fù)機床精度，達到新機床的制造標準。但是機床數(shù)控化后對機床精度的要求與普通機床的大修是有區(qū)別的，即整個機床精度的恢復(fù)與機械傳動部分的改進，都要為滿足數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點和數(shù)控自動化加工的要求來進行。數(shù)控機床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)和進給驅(qū)動系統(tǒng)分別采用交、直流主軸電動機和伺服電動機驅(qū)動。這兩類電動機調(diào)速范圍大，并可無極變速，因此使主軸箱、進給變速箱及其傳動系統(tǒng)大為簡化。由電動機直接連接主軸或滾珠絲杠。目前數(shù)控機床進給系統(tǒng)中常用的機械傳動裝置主要有滾珠絲杠副、靜壓蝸桿蝸母條和預(yù)加載荷雙齒輪齒條三種。機床采用的導(dǎo)軌是新材料低摩擦因數(shù)的導(dǎo)軌，如滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。

2.2選定數(shù)控系統(tǒng)

根據(jù)要進行數(shù)控化改造機床的控制要求，選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)是至關(guān)重要的。選擇時，除了考慮各項功能滿足要求外，還一定要確保系統(tǒng)工作可靠性。一般以性能價格比來選取，并適當(dāng)考慮售后服務(wù)和故障維修等有關(guān)情況。如選用企業(yè)內(nèi)已有數(shù)控機床中相同型號的數(shù)控系統(tǒng)，對今后操作、編程、維修等都帶來較大的方便。伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選取，也按改造數(shù)控機床的性能要求決定。若采用同一家公司配套供應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，改造產(chǎn)品的質(zhì)量和維修更容易得到保證。國產(chǎn)系統(tǒng)在目前市場上有各種經(jīng)濟型和標準型數(shù)控系統(tǒng)供應(yīng)。其中，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，技術(shù)易于掌握及制造成本低等優(yōu)點，系統(tǒng)性能相對較差，可靠性不高。

2.3伺服系統(tǒng)設(shè)計

伺服系統(tǒng)分為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)三種。開環(huán)控制系統(tǒng)主要由驅(qū)動控制單元、執(zhí)行元件和機床組成。閉環(huán)伺服驅(qū)動由執(zhí)行元件、驅(qū)動控制單元、機床以及反饋檢測單元、比較控制環(huán)節(jié)組成。在普通機床的數(shù)控化改造中一般采用步進電動機和交流伺服電動機。交流伺服電動機調(diào)速方便，體積小，目前廣泛用于數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)。與步進電動機相比， 其精度高、價格昂貴，考慮到改造本身是經(jīng)濟型改造，因此一般選用步進電動機作為驅(qū)動裝置。檢測反饋單元一般用光柵、脈沖編碼器等。在選擇驅(qū)動裝置時，一定要考慮其運轉(zhuǎn)性能與電動機的匹配，同時也要考慮其接口數(shù)據(jù)與數(shù)控裝置接口數(shù)據(jù)的匹配。目前國內(nèi)外的數(shù)控系統(tǒng)廠家，都開發(fā)了與自己系統(tǒng)配套的驅(qū)動器，如廣州數(shù)控適配DA98 系列驅(qū)動器，華中適配HSV 系列動器，F(xiàn)ANUC（發(fā)那科）本身開發(fā)了集成程度很高的多軸驅(qū)動器，所以一般優(yōu)先考慮配套的驅(qū)動器。

2.4電氣系統(tǒng)的改造設(shè)計

在進行機床數(shù)控化改造時，原機床的電氣控制部分一般只能報廢，重新按數(shù)控化改造要求進行設(shè)計制作。數(shù)控機床的強電控制部分設(shè)計中要特別注意的是，數(shù)控系統(tǒng)各接口信號的特點和形式要相配，并且在設(shè)計過程中應(yīng)盡量簡化強電控制線路。在電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計中，應(yīng)該遵循：機床在滿足控制要求的前提下，設(shè)計方案力求簡單、經(jīng)濟，不宜盲目追求自動化和高指標，力求控制系統(tǒng)操作簡單、車床使用與維修方便。機床中的主軸電動機、冷卻泵電動機、刀架電動機等均需系統(tǒng)自動控制。數(shù)控機床中電氣控制系統(tǒng)除了對機床輔助運動和輔助動作控制外，還包括對保護開關(guān)、各種行程、極限開關(guān)的控制， 以及在操作盤上所有按鍵、操作指示燈等的控制。改造后的電氣控制系統(tǒng)，不僅保留了機床傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點，同時具有體積小、功能強、通用性和靈活性強、使用維護方便等特點。

3、結(jié)語

由于機床數(shù)控化改造有多種方案，機床類型不同，改造的內(nèi)容也不同，所以上述機床改造內(nèi)容并非一成不變，而要根據(jù)實際情況選取合適的方式，以使普通機床數(shù)控化改造后的性能與新的同類數(shù)控機床相近或相同。另外，在機床數(shù)控化改造完成后，還應(yīng)注意培訓(xùn)數(shù)控機床的操作人員和編程人員，以使改造后的數(shù)控機床能夠盡快發(fā)揮作用。

參考文獻：

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