摘要：本文主要介紹了針對6325A懸臂銑床數(shù)控化改造的機械改造方法。提出了一套能提高機床機械系統(tǒng)傳動剛度、效率和自適應(yīng)能力，降低傳動慣量，能夠滿足數(shù)字控制的機械改造方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造 機械改造 導(dǎo)軌的改造 進給傳動改造

1 概述

為了解決數(shù)控編程加工實操工位不足的問題，學(xué)校對一批南通機床廠生產(chǎn)的X6325A型懸臂銑床進行了數(shù)控化改造。該銑床是一種立式懸臂銑床，可用于銑、鉆、擴、鉸等工序的加工，其進給傳動裝置主要有梯形螺桿、齒輪、齒條等，由于傳動環(huán)節(jié)多，傳動零件的間隙大，其傳動剛度、加工精度受到較大限制，自適應(yīng)能力較差，其加工的吃刀量、進給速度和反向間隙的調(diào)整主要由操作工人根據(jù)經(jīng)驗進行實時調(diào)整，加工效率較低。所以，要實現(xiàn)該機床的數(shù)控化控制，除了要配以數(shù)控裝置外，還必須先對機床的機械部分進行改造。

2 機床的改造方案

受機床改造成本及機床原有結(jié)構(gòu)的限制，不可能對機床的床身結(jié)構(gòu)作太大的改變，所以改造方案是在保持機床原有的結(jié)構(gòu)上，根據(jù)數(shù)字控制的性能要求，提高基礎(chǔ)部件的機械性能，更換無法實現(xiàn)數(shù)控自適應(yīng)要求的零件，并安裝相匹配伺服系統(tǒng)和數(shù)控裝置，方案內(nèi)容：

①保留機床原有的主傳動系統(tǒng)，其主軸變速和轉(zhuǎn)向機構(gòu)不變。

②改善工作臺導(dǎo)軌導(dǎo)向精度，提高導(dǎo)軌的摩擦性能和接觸精度。

③拆除工作臺X、Y軸原有進給系統(tǒng)，將滑動絲杠更換成滾珠絲杠從而改進傳動摩擦特性，提高傳動效率，同時更換絲杠的支撐零件，保證絲杠的穩(wěn)定性，減小傳動間隙。

④拆除主軸頭上原有的Z向進給系統(tǒng)，加裝Z向傳動箱和滾珠絲杠。

3 改造的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 導(dǎo)軌部件的改造

3.1.1 基準導(dǎo)軌面的修整

6325A機床X軸和Y軸方向分別采用的是燕尾導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌，皆屬于滑動導(dǎo)軌類型，由于長期的運動摩擦和集中受力，會出現(xiàn)磨損和變形的情況，在改造前需對導(dǎo)軌的形狀精度即直線度進行檢測，若發(fā)現(xiàn)上述問題，需對基準導(dǎo)軌面進行重磨和硬化處理。

3.1.2 移動導(dǎo)軌面的刮削

刮削的目的一方面是提高導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的水平方向起支撐作用，刮削導(dǎo)軌的水平面，可調(diào)整工作臺的移動平面度，使工作臺面在移動過程中保持在一個水平面上，保證平面加工的精度。刮削導(dǎo)軌的導(dǎo)向面，能夠調(diào)整X、Y軸間的垂直度。

另一方面是提高導(dǎo)軌的接觸精度，通過刮削的途徑將接觸度從原來的25×25mm內(nèi)6～8點提高到25×25mm內(nèi)11～12點，這樣的好處一是能提高接觸均勻度，能提高導(dǎo)軌的接觸剛度和運動平穩(wěn)性；二是刮點間隙能有存油的作用，使?jié)櫥途鶆蚍植荚趯?dǎo)軌接觸面間，改善摩擦條件。

3.2 進給傳動系統(tǒng)的改造

3.2.1 X軸、Y軸絲杠的更換安裝

機床X、Y 兩軸原有的傳動零件為滑動絲杠，摩擦系數(shù)較大，而且沒有間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)，正反向傳動的間隙大。將滑動絲杠替換成滾珠絲杠螺母副，能使進給傳動的摩擦性能得到較大的改善，摩擦系數(shù)大大減小，傳動的效率能提高到90%～96%；采取預(yù)緊措施后能很好的消除間隙，能夠提高傳動的剛度，滿足數(shù)控的自適應(yīng)要求。

絲杠的安裝以導(dǎo)軌為基準，必須保證絲杠軸心線與導(dǎo)軌的平行度。否則，若絲杠軸心與導(dǎo)軌不平行，螺母在移動過程中會迫使絲杠軸線逼近理想位置，使絲杠產(chǎn)生彎曲變形，絲杠對兩端產(chǎn)生傾覆力矩。當螺母運行到絲杠兩端時，在傾覆力的作用下相互擠壓，磨損加劇，嚴重時會產(chǎn)生溝痕，引起振動，產(chǎn)生導(dǎo)程誤差。所以，絲杠裝配完成后需要空手盤動絲杠，保證絲杠在傳動全程輕便。

3.2.2 絲杠的預(yù)緊

根據(jù)機床原有的結(jié)構(gòu)特點，本方案為各軸配置了不同預(yù)緊類型的滾珠絲杠。X軸方向采用的是雙螺母螺紋調(diào)隙式預(yù)緊，見圖1，左右兩螺母用平鍵與外套6相連，其中螺母4外伸部分有螺紋。調(diào)整時擰動圓螺母1、2使4沿軸向移動一定距離，消除間隙后用圓螺母鎖緊。Y向絲杠采用的是雙螺母墊片調(diào)隙式預(yù)緊，通過雙螺母間的墊片使螺母產(chǎn)生軸向位移，產(chǎn)生預(yù)緊作用，其預(yù)緊力調(diào)整由絲杠生產(chǎn)廠家完成。

3.2.3 絲杠的支承結(jié)構(gòu)

X軸絲杠的支承采用一端固定，一端浮動的結(jié)構(gòu)，見圖2。緊固端由一對接觸角為60度角接觸球軸承按背對背方式組合，可承受徑向力和雙向的軸向力。兩軸承的外圈由壓蓋5沿軸向壓緊在支座8的內(nèi)側(cè)端面上，實現(xiàn)軸承與支座的軸向定位。軸承的內(nèi)圈由壓蓋4和墊圈9壓緊，實現(xiàn)與絲杠的固定。在軸承間有外圈隔環(huán)6，以使兩軸承內(nèi)圈內(nèi)側(cè)懸空產(chǎn)生預(yù)緊量，其預(yù)緊力由預(yù)圓螺母2施加。絲杠的右端用兩個深溝球軸承支撐，主要承受徑向力，軸向能作微量浮動。安裝后絲杠的跳動和竄動量不可超過0.02mm，否則需對固定端的預(yù)緊量進行調(diào)整。Y軸的傳動距離約為200mm，由于傳動距離短，所以采用一端固定一端自由的方式，固定端采用了角接觸球軸承背對背的配置結(jié)構(gòu)，與X軸固定端相似。

3.2.4 進給傳動結(jié)構(gòu)

各軸進給都采同步齒輪帶傳動，帶輪和傳動帶有相互配合的齒形，能實現(xiàn)嚙合，不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，傳動比準確，傳動效率高。帶輪與絲杠和電機間采用漲緊套連接，能克服鍵連接側(cè)向間隙所產(chǎn)生的影響。

3.3 主軸箱的改造

由于銑床主軸頭內(nèi)部空間狹小，無法布置安裝絲杠、絲杠支承及電機等零部件，所以通過加裝進給傳動箱實現(xiàn)絲杠零件的安裝，見圖3。首先需要在銑頭正面銑出平面，用以安裝傳動箱，并通過刮削保證該面與絲杠箱背面的貼合度，防止絲杠箱的松動影響傳動的精度和穩(wěn)定性。Z軸方向保留主軸套筒的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，套筒15在銑頭16的導(dǎo)向孔內(nèi)上下運動實現(xiàn)導(dǎo)向，Z軸與工作臺面的垂直度通過銑頭原有蝸桿蝸輪機構(gòu)調(diào)整。套筒與絲杠螺母間通過絲母座連接，需先在套筒上開出安裝槽、螺孔和定位銷孔。傳動箱中軸承孔與絲母座孔的同軸度通過刮削絲母座與套筒安裝槽的接觸面來調(diào)整。

Z軸絲杠用一對角接觸球軸承支撐，分別安裝在絲杠兩端，采用面對面安裝，以獲得適當?shù)淖饔命c距離。下端軸承安裝在軸承座9中，軸承座安裝在傳動箱底部，可通過均勻分布在圓周上的基米螺釘調(diào)整方向，實現(xiàn)軸承與絲杠的同軸度和預(yù)緊力微調(diào)。軸承的預(yù)緊力通過調(diào)整內(nèi)圈隔環(huán)8的厚度實現(xiàn)。

4 改造的效果

經(jīng)過機械改造后，各項精度指標基本達到經(jīng)濟型數(shù)控機床的水平。導(dǎo)向精度方面，各軸移動的直線度達到0.015/500mm，各軸間的垂直度達到0.020/300mm，工作臺移動相對工作臺面的平行度在任意300mm測量長度上小于0.025mm，主軸旋轉(zhuǎn)軸線相對工作臺面的垂直度，在縱向及橫向都達到0.025/300。傳動精度方面，直線運動軸線的定位精度達到0.030mm，各運動軸的重復(fù)定位精度達到0.020mm，各軸反向定位精度達到0.025

mm。

5 推廣前景

數(shù)控機床的機械制造中很好地解決了機械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、小批量、多變零件的加工問題，數(shù)控機床的大量使用，為我國機械制造整體水平的提高提供了廣闊的空間。但由于數(shù)控機床的前期投資大，使許多中小型企業(yè)和職業(yè)院校難以承受，這成為了數(shù)控機床推廣發(fā)展的最大障礙。普通機床的數(shù)控化改造投入低、周期短，是企業(yè)實現(xiàn)前期技術(shù)提升的有效途徑。

參考文獻：

[1]熊軍.數(shù)控機床原理與結(jié)構(gòu)[M].人民郵電出版社，2013.

[2]蘇慧袆.機械裝配修理與實訓(xùn)[M].山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[3]孫寶壽.機床改造中影響機床性能的因素分析[J].機械設(shè)計與制造，2004.

作者簡介：

朱沛欣（1983-），男，廣東佛岡人，助理講師，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)工作于廣州市高級技工學(xué)校，主要從事數(shù)控機床結(jié)構(gòu)、數(shù)控機床裝調(diào)維修、數(shù)控加工編程等方面的教學(xué)和研究。endprint

摘要：本文主要介紹了針對6325A懸臂銑床數(shù)控化改造的機械改造方法。提出了一套能提高機床機械系統(tǒng)傳動剛度、效率和自適應(yīng)能力，降低傳動慣量，能夠滿足數(shù)字控制的機械改造方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造 機械改造 導(dǎo)軌的改造 進給傳動改造

1 概述

為了解決數(shù)控編程加工實操工位不足的問題，學(xué)校對一批南通機床廠生產(chǎn)的X6325A型懸臂銑床進行了數(shù)控化改造。該銑床是一種立式懸臂銑床，可用于銑、鉆、擴、鉸等工序的加工，其進給傳動裝置主要有梯形螺桿、齒輪、齒條等，由于傳動環(huán)節(jié)多，傳動零件的間隙大，其傳動剛度、加工精度受到較大限制，自適應(yīng)能力較差，其加工的吃刀量、進給速度和反向間隙的調(diào)整主要由操作工人根據(jù)經(jīng)驗進行實時調(diào)整，加工效率較低。所以，要實現(xiàn)該機床的數(shù)控化控制，除了要配以數(shù)控裝置外，還必須先對機床的機械部分進行改造。

2 機床的改造方案

受機床改造成本及機床原有結(jié)構(gòu)的限制，不可能對機床的床身結(jié)構(gòu)作太大的改變，所以改造方案是在保持機床原有的結(jié)構(gòu)上，根據(jù)數(shù)字控制的性能要求，提高基礎(chǔ)部件的機械性能，更換無法實現(xiàn)數(shù)控自適應(yīng)要求的零件，并安裝相匹配伺服系統(tǒng)和數(shù)控裝置，方案內(nèi)容：

①保留機床原有的主傳動系統(tǒng)，其主軸變速和轉(zhuǎn)向機構(gòu)不變。

②改善工作臺導(dǎo)軌導(dǎo)向精度，提高導(dǎo)軌的摩擦性能和接觸精度。

③拆除工作臺X、Y軸原有進給系統(tǒng)，將滑動絲杠更換成滾珠絲杠從而改進傳動摩擦特性，提高傳動效率，同時更換絲杠的支撐零件，保證絲杠的穩(wěn)定性，減小傳動間隙。

④拆除主軸頭上原有的Z向進給系統(tǒng)，加裝Z向傳動箱和滾珠絲杠。

3 改造的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 導(dǎo)軌部件的改造

3.1.1 基準導(dǎo)軌面的修整

6325A機床X軸和Y軸方向分別采用的是燕尾導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌，皆屬于滑動導(dǎo)軌類型，由于長期的運動摩擦和集中受力，會出現(xiàn)磨損和變形的情況，在改造前需對導(dǎo)軌的形狀精度即直線度進行檢測，若發(fā)現(xiàn)上述問題，需對基準導(dǎo)軌面進行重磨和硬化處理。

3.1.2 移動導(dǎo)軌面的刮削

刮削的目的一方面是提高導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的水平方向起支撐作用，刮削導(dǎo)軌的水平面，可調(diào)整工作臺的移動平面度，使工作臺面在移動過程中保持在一個水平面上，保證平面加工的精度。刮削導(dǎo)軌的導(dǎo)向面，能夠調(diào)整X、Y軸間的垂直度。

另一方面是提高導(dǎo)軌的接觸精度，通過刮削的途徑將接觸度從原來的25×25mm內(nèi)6～8點提高到25×25mm內(nèi)11～12點，這樣的好處一是能提高接觸均勻度，能提高導(dǎo)軌的接觸剛度和運動平穩(wěn)性；二是刮點間隙能有存油的作用，使?jié)櫥途鶆蚍植荚趯?dǎo)軌接觸面間，改善摩擦條件。

3.2 進給傳動系統(tǒng)的改造

3.2.1 X軸、Y軸絲杠的更換安裝

機床X、Y 兩軸原有的傳動零件為滑動絲杠，摩擦系數(shù)較大，而且沒有間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)，正反向傳動的間隙大。將滑動絲杠替換成滾珠絲杠螺母副，能使進給傳動的摩擦性能得到較大的改善，摩擦系數(shù)大大減小，傳動的效率能提高到90%～96%；采取預(yù)緊措施后能很好的消除間隙，能夠提高傳動的剛度，滿足數(shù)控的自適應(yīng)要求。

絲杠的安裝以導(dǎo)軌為基準，必須保證絲杠軸心線與導(dǎo)軌的平行度。否則，若絲杠軸心與導(dǎo)軌不平行，螺母在移動過程中會迫使絲杠軸線逼近理想位置，使絲杠產(chǎn)生彎曲變形，絲杠對兩端產(chǎn)生傾覆力矩。當螺母運行到絲杠兩端時，在傾覆力的作用下相互擠壓，磨損加劇，嚴重時會產(chǎn)生溝痕，引起振動，產(chǎn)生導(dǎo)程誤差。所以，絲杠裝配完成后需要空手盤動絲杠，保證絲杠在傳動全程輕便。

3.2.2 絲杠的預(yù)緊

根據(jù)機床原有的結(jié)構(gòu)特點，本方案為各軸配置了不同預(yù)緊類型的滾珠絲杠。X軸方向采用的是雙螺母螺紋調(diào)隙式預(yù)緊，見圖1，左右兩螺母用平鍵與外套6相連，其中螺母4外伸部分有螺紋。調(diào)整時擰動圓螺母1、2使4沿軸向移動一定距離，消除間隙后用圓螺母鎖緊。Y向絲杠采用的是雙螺母墊片調(diào)隙式預(yù)緊，通過雙螺母間的墊片使螺母產(chǎn)生軸向位移，產(chǎn)生預(yù)緊作用，其預(yù)緊力調(diào)整由絲杠生產(chǎn)廠家完成。

3.2.3 絲杠的支承結(jié)構(gòu)

X軸絲杠的支承采用一端固定，一端浮動的結(jié)構(gòu)，見圖2。緊固端由一對接觸角為60度角接觸球軸承按背對背方式組合，可承受徑向力和雙向的軸向力。兩軸承的外圈由壓蓋5沿軸向壓緊在支座8的內(nèi)側(cè)端面上，實現(xiàn)軸承與支座的軸向定位。軸承的內(nèi)圈由壓蓋4和墊圈9壓緊，實現(xiàn)與絲杠的固定。在軸承間有外圈隔環(huán)6，以使兩軸承內(nèi)圈內(nèi)側(cè)懸空產(chǎn)生預(yù)緊量，其預(yù)緊力由預(yù)圓螺母2施加。絲杠的右端用兩個深溝球軸承支撐，主要承受徑向力，軸向能作微量浮動。安裝后絲杠的跳動和竄動量不可超過0.02mm，否則需對固定端的預(yù)緊量進行調(diào)整。Y軸的傳動距離約為200mm，由于傳動距離短，所以采用一端固定一端自由的方式，固定端采用了角接觸球軸承背對背的配置結(jié)構(gòu)，與X軸固定端相似。

3.2.4 進給傳動結(jié)構(gòu)

各軸進給都采同步齒輪帶傳動，帶輪和傳動帶有相互配合的齒形，能實現(xiàn)嚙合，不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，傳動比準確，傳動效率高。帶輪與絲杠和電機間采用漲緊套連接，能克服鍵連接側(cè)向間隙所產(chǎn)生的影響。

3.3 主軸箱的改造

由于銑床主軸頭內(nèi)部空間狹小，無法布置安裝絲杠、絲杠支承及電機等零部件，所以通過加裝進給傳動箱實現(xiàn)絲杠零件的安裝，見圖3。首先需要在銑頭正面銑出平面，用以安裝傳動箱，并通過刮削保證該面與絲杠箱背面的貼合度，防止絲杠箱的松動影響傳動的精度和穩(wěn)定性。Z軸方向保留主軸套筒的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，套筒15在銑頭16的導(dǎo)向孔內(nèi)上下運動實現(xiàn)導(dǎo)向，Z軸與工作臺面的垂直度通過銑頭原有蝸桿蝸輪機構(gòu)調(diào)整。套筒與絲杠螺母間通過絲母座連接，需先在套筒上開出安裝槽、螺孔和定位銷孔。傳動箱中軸承孔與絲母座孔的同軸度通過刮削絲母座與套筒安裝槽的接觸面來調(diào)整。

Z軸絲杠用一對角接觸球軸承支撐，分別安裝在絲杠兩端，采用面對面安裝，以獲得適當?shù)淖饔命c距離。下端軸承安裝在軸承座9中，軸承座安裝在傳動箱底部，可通過均勻分布在圓周上的基米螺釘調(diào)整方向，實現(xiàn)軸承與絲杠的同軸度和預(yù)緊力微調(diào)。軸承的預(yù)緊力通過調(diào)整內(nèi)圈隔環(huán)8的厚度實現(xiàn)。

4 改造的效果

經(jīng)過機械改造后，各項精度指標基本達到經(jīng)濟型數(shù)控機床的水平。導(dǎo)向精度方面，各軸移動的直線度達到0.015/500mm，各軸間的垂直度達到0.020/300mm，工作臺移動相對工作臺面的平行度在任意300mm測量長度上小于0.025mm，主軸旋轉(zhuǎn)軸線相對工作臺面的垂直度，在縱向及橫向都達到0.025/300。傳動精度方面，直線運動軸線的定位精度達到0.030mm，各運動軸的重復(fù)定位精度達到0.020mm，各軸反向定位精度達到0.025

mm。

5 推廣前景

數(shù)控機床的機械制造中很好地解決了機械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、小批量、多變零件的加工問題，數(shù)控機床的大量使用，為我國機械制造整體水平的提高提供了廣闊的空間。但由于數(shù)控機床的前期投資大，使許多中小型企業(yè)和職業(yè)院校難以承受，這成為了數(shù)控機床推廣發(fā)展的最大障礙。普通機床的數(shù)控化改造投入低、周期短，是企業(yè)實現(xiàn)前期技術(shù)提升的有效途徑。

參考文獻：

[1]熊軍.數(shù)控機床原理與結(jié)構(gòu)[M].人民郵電出版社，2013.

[2]蘇慧袆.機械裝配修理與實訓(xùn)[M].山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[3]孫寶壽.機床改造中影響機床性能的因素分析[J].機械設(shè)計與制造，2004.

作者簡介：

朱沛欣（1983-），男，廣東佛岡人，助理講師，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)工作于廣州市高級技工學(xué)校，主要從事數(shù)控機床結(jié)構(gòu)、數(shù)控機床裝調(diào)維修、數(shù)控加工編程等方面的教學(xué)和研究。endprint

摘要：本文主要介紹了針對6325A懸臂銑床數(shù)控化改造的機械改造方法。提出了一套能提高機床機械系統(tǒng)傳動剛度、效率和自適應(yīng)能力，降低傳動慣量，能夠滿足數(shù)字控制的機械改造方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造 機械改造 導(dǎo)軌的改造 進給傳動改造

1 概述

為了解決數(shù)控編程加工實操工位不足的問題，學(xué)校對一批南通機床廠生產(chǎn)的X6325A型懸臂銑床進行了數(shù)控化改造。該銑床是一種立式懸臂銑床，可用于銑、鉆、擴、鉸等工序的加工，其進給傳動裝置主要有梯形螺桿、齒輪、齒條等，由于傳動環(huán)節(jié)多，傳動零件的間隙大，其傳動剛度、加工精度受到較大限制，自適應(yīng)能力較差，其加工的吃刀量、進給速度和反向間隙的調(diào)整主要由操作工人根據(jù)經(jīng)驗進行實時調(diào)整，加工效率較低。所以，要實現(xiàn)該機床的數(shù)控化控制，除了要配以數(shù)控裝置外，還必須先對機床的機械部分進行改造。

2 機床的改造方案

受機床改造成本及機床原有結(jié)構(gòu)的限制，不可能對機床的床身結(jié)構(gòu)作太大的改變，所以改造方案是在保持機床原有的結(jié)構(gòu)上，根據(jù)數(shù)字控制的性能要求，提高基礎(chǔ)部件的機械性能，更換無法實現(xiàn)數(shù)控自適應(yīng)要求的零件，并安裝相匹配伺服系統(tǒng)和數(shù)控裝置，方案內(nèi)容：

①保留機床原有的主傳動系統(tǒng)，其主軸變速和轉(zhuǎn)向機構(gòu)不變。

②改善工作臺導(dǎo)軌導(dǎo)向精度，提高導(dǎo)軌的摩擦性能和接觸精度。

③拆除工作臺X、Y軸原有進給系統(tǒng)，將滑動絲杠更換成滾珠絲杠從而改進傳動摩擦特性，提高傳動效率，同時更換絲杠的支撐零件，保證絲杠的穩(wěn)定性，減小傳動間隙。

④拆除主軸頭上原有的Z向進給系統(tǒng)，加裝Z向傳動箱和滾珠絲杠。

3 改造的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 導(dǎo)軌部件的改造

3.1.1 基準導(dǎo)軌面的修整

6325A機床X軸和Y軸方向分別采用的是燕尾導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌，皆屬于滑動導(dǎo)軌類型，由于長期的運動摩擦和集中受力，會出現(xiàn)磨損和變形的情況，在改造前需對導(dǎo)軌的形狀精度即直線度進行檢測，若發(fā)現(xiàn)上述問題，需對基準導(dǎo)軌面進行重磨和硬化處理。

3.1.2 移動導(dǎo)軌面的刮削

刮削的目的一方面是提高導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的水平方向起支撐作用，刮削導(dǎo)軌的水平面，可調(diào)整工作臺的移動平面度，使工作臺面在移動過程中保持在一個水平面上，保證平面加工的精度。刮削導(dǎo)軌的導(dǎo)向面，能夠調(diào)整X、Y軸間的垂直度。

另一方面是提高導(dǎo)軌的接觸精度，通過刮削的途徑將接觸度從原來的25×25mm內(nèi)6～8點提高到25×25mm內(nèi)11～12點，這樣的好處一是能提高接觸均勻度，能提高導(dǎo)軌的接觸剛度和運動平穩(wěn)性；二是刮點間隙能有存油的作用，使?jié)櫥途鶆蚍植荚趯?dǎo)軌接觸面間，改善摩擦條件。

3.2 進給傳動系統(tǒng)的改造

3.2.1 X軸、Y軸絲杠的更換安裝

機床X、Y 兩軸原有的傳動零件為滑動絲杠，摩擦系數(shù)較大，而且沒有間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)，正反向傳動的間隙大。將滑動絲杠替換成滾珠絲杠螺母副，能使進給傳動的摩擦性能得到較大的改善，摩擦系數(shù)大大減小，傳動的效率能提高到90%～96%；采取預(yù)緊措施后能很好的消除間隙，能夠提高傳動的剛度，滿足數(shù)控的自適應(yīng)要求。

絲杠的安裝以導(dǎo)軌為基準，必須保證絲杠軸心線與導(dǎo)軌的平行度。否則，若絲杠軸心與導(dǎo)軌不平行，螺母在移動過程中會迫使絲杠軸線逼近理想位置，使絲杠產(chǎn)生彎曲變形，絲杠對兩端產(chǎn)生傾覆力矩。當螺母運行到絲杠兩端時，在傾覆力的作用下相互擠壓，磨損加劇，嚴重時會產(chǎn)生溝痕，引起振動，產(chǎn)生導(dǎo)程誤差。所以，絲杠裝配完成后需要空手盤動絲杠，保證絲杠在傳動全程輕便。

3.2.2 絲杠的預(yù)緊

根據(jù)機床原有的結(jié)構(gòu)特點，本方案為各軸配置了不同預(yù)緊類型的滾珠絲杠。X軸方向采用的是雙螺母螺紋調(diào)隙式預(yù)緊，見圖1，左右兩螺母用平鍵與外套6相連，其中螺母4外伸部分有螺紋。調(diào)整時擰動圓螺母1、2使4沿軸向移動一定距離，消除間隙后用圓螺母鎖緊。Y向絲杠采用的是雙螺母墊片調(diào)隙式預(yù)緊，通過雙螺母間的墊片使螺母產(chǎn)生軸向位移，產(chǎn)生預(yù)緊作用，其預(yù)緊力調(diào)整由絲杠生產(chǎn)廠家完成。

3.2.3 絲杠的支承結(jié)構(gòu)

X軸絲杠的支承采用一端固定，一端浮動的結(jié)構(gòu)，見圖2。緊固端由一對接觸角為60度角接觸球軸承按背對背方式組合，可承受徑向力和雙向的軸向力。兩軸承的外圈由壓蓋5沿軸向壓緊在支座8的內(nèi)側(cè)端面上，實現(xiàn)軸承與支座的軸向定位。軸承的內(nèi)圈由壓蓋4和墊圈9壓緊，實現(xiàn)與絲杠的固定。在軸承間有外圈隔環(huán)6，以使兩軸承內(nèi)圈內(nèi)側(cè)懸空產(chǎn)生預(yù)緊量，其預(yù)緊力由預(yù)圓螺母2施加。絲杠的右端用兩個深溝球軸承支撐，主要承受徑向力，軸向能作微量浮動。安裝后絲杠的跳動和竄動量不可超過0.02mm，否則需對固定端的預(yù)緊量進行調(diào)整。Y軸的傳動距離約為200mm，由于傳動距離短，所以采用一端固定一端自由的方式，固定端采用了角接觸球軸承背對背的配置結(jié)構(gòu)，與X軸固定端相似。

3.2.4 進給傳動結(jié)構(gòu)

各軸進給都采同步齒輪帶傳動，帶輪和傳動帶有相互配合的齒形，能實現(xiàn)嚙合，不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，傳動比準確，傳動效率高。帶輪與絲杠和電機間采用漲緊套連接，能克服鍵連接側(cè)向間隙所產(chǎn)生的影響。

3.3 主軸箱的改造

由于銑床主軸頭內(nèi)部空間狹小，無法布置安裝絲杠、絲杠支承及電機等零部件，所以通過加裝進給傳動箱實現(xiàn)絲杠零件的安裝，見圖3。首先需要在銑頭正面銑出平面，用以安裝傳動箱，并通過刮削保證該面與絲杠箱背面的貼合度，防止絲杠箱的松動影響傳動的精度和穩(wěn)定性。Z軸方向保留主軸套筒的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，套筒15在銑頭16的導(dǎo)向孔內(nèi)上下運動實現(xiàn)導(dǎo)向，Z軸與工作臺面的垂直度通過銑頭原有蝸桿蝸輪機構(gòu)調(diào)整。套筒與絲杠螺母間通過絲母座連接，需先在套筒上開出安裝槽、螺孔和定位銷孔。傳動箱中軸承孔與絲母座孔的同軸度通過刮削絲母座與套筒安裝槽的接觸面來調(diào)整。

Z軸絲杠用一對角接觸球軸承支撐，分別安裝在絲杠兩端，采用面對面安裝，以獲得適當?shù)淖饔命c距離。下端軸承安裝在軸承座9中，軸承座安裝在傳動箱底部，可通過均勻分布在圓周上的基米螺釘調(diào)整方向，實現(xiàn)軸承與絲杠的同軸度和預(yù)緊力微調(diào)。軸承的預(yù)緊力通過調(diào)整內(nèi)圈隔環(huán)8的厚度實現(xiàn)。

4 改造的效果

經(jīng)過機械改造后，各項精度指標基本達到經(jīng)濟型數(shù)控機床的水平。導(dǎo)向精度方面，各軸移動的直線度達到0.015/500mm，各軸間的垂直度達到0.020/300mm，工作臺移動相對工作臺面的平行度在任意300mm測量長度上小于0.025mm，主軸旋轉(zhuǎn)軸線相對工作臺面的垂直度，在縱向及橫向都達到0.025/300。傳動精度方面，直線運動軸線的定位精度達到0.030mm，各運動軸的重復(fù)定位精度達到0.020mm，各軸反向定位精度達到0.025

mm。

5 推廣前景

數(shù)控機床的機械制造中很好地解決了機械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、小批量、多變零件的加工問題，數(shù)控機床的大量使用，為我國機械制造整體水平的提高提供了廣闊的空間。但由于數(shù)控機床的前期投資大，使許多中小型企業(yè)和職業(yè)院校難以承受，這成為了數(shù)控機床推廣發(fā)展的最大障礙。普通機床的數(shù)控化改造投入低、周期短，是企業(yè)實現(xiàn)前期技術(shù)提升的有效途徑。

參考文獻：

[1]熊軍.數(shù)控機床原理與結(jié)構(gòu)[M].人民郵電出版社，2013.

[2]蘇慧袆.機械裝配修理與實訓(xùn)[M].山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[3]孫寶壽.機床改造中影響機床性能的因素分析[J].機械設(shè)計與制造，2004.

作者簡介：

朱沛欣（1983-），男，廣東佛岡人，助理講師，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)工作于廣州市高級技工學(xué)校，主要從事數(shù)控機床結(jié)構(gòu)、數(shù)控機床裝調(diào)維修、數(shù)控加工編程等方面的教學(xué)和研究。endprint