付建巍

摘 要：數(shù)控機床是綜合應用了當代最新科技成果而發(fā)展起來的新型機械加工機床，40年來，數(shù)控機床在品種、 數(shù)量、 加工范圍與加工精度等方面有了情人的發(fā)展同，大規(guī)模集成電路和重型計算機的發(fā)展和完善，使數(shù)控機床的逐年下降，而精度和可靠性卻大提高。數(shù)控機床不僅表現(xiàn)為安生量迅速增長，而且在質量、性能和控制方式上也有明顯改善。

關鍵詞：數(shù)控機床;優(yōu)化方案;性能控制

數(shù)控機床加工工件時，完全根據(jù)計算機發(fā)出的指令自動進行加工，不允許頻繁測量和進行手動補償，這就要求機床結構具有較高的靜剛度與動剛度，同時要提高結構的熱穩(wěn)定性，提高機械進給系統(tǒng)的剛度并消除其中的間隙，消除爬行。這樣可以避免振動、熱變形、爬行和間隙等影響，從而搞被加工工件的精度。同時數(shù)控機床由普通數(shù)控機床向數(shù)控加工中心發(fā)展，加工中心可使多道工序集中在一臺機床上完成，減少了機床，壓縮了半成品庫存存量，減少了工序的輔助時間，提高了生產率和加工質量。繼數(shù)控加工中心出現(xiàn)之后，又出現(xiàn)了數(shù)控機床、工業(yè)機器人（或工件交換機）和工件臺架組成的加工單元，工件的裝卸、 加工實現(xiàn)全自支化控制。

一、數(shù)控機床數(shù)控的原理分析

數(shù)控機床數(shù)控的裝置主要由單板機、控制程序、零件加工程序、驅動電源裝置，收發(fā)信板、功率步進電機等部件組成。單板機在控制程序的控制下，可以使數(shù)控系統(tǒng)具有直線插補和圓弧插補加工工件輪廓的功能;具有進給速度控制和快速回零的功能;具有刀具補償和反向間隙補償?shù)墓δ?，以及其它多種功能。當零件加工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進給速度后，控制程序就會通過單板機按照所輸入的零件加工程序發(fā)出一系列的脈沖信號。經(jīng)隔離放大以后，分別驅動z 向和x向功率步進電機，使刀架按照要求的方向、速度和位移量實現(xiàn)縱向和橫向運動。從而構成了一個經(jīng)濟型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

二、數(shù)控機床改造的注意事項

數(shù)控機床改造的前提是拆除原系統(tǒng)，在拆除時要對照原圖紙，認真觀察，及時在圖紙上做出標記，尤其是局部改造的時候，標記可以防止遺漏或過拆，拆卸過程中能夠補充與修正系統(tǒng)設計中的欠缺之處。根據(jù)改造后的設計圖紙，對新的系統(tǒng)中的一些部件進行合理設置，如：固定箱體、安放面板、元器件位置的調整及密封、線路走向和固定、機床外觀的裝飾設計等。連線工作必須分工明確，有人復查檢驗，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。調試必須按事先確定的步驟和要求進行。調試人員應時刻以發(fā)現(xiàn)和解決問題的指導思想，保持頭腦冷靜，隨時做好記錄，機床調試過程中首先試安全保護系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設備事故發(fā)生。調試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品;各運動坐標拖板處于全行程中心位置;能空載試驗的，先空載后加載;能模擬試驗的，先模擬后實動;能手動的，先手動后自動。

三、數(shù)控機床改造優(yōu)化方案

（一）控制系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)JWK - 15T和JBK - 30M是用得較多的兩種系統(tǒng)。JKW - 15T 系統(tǒng)的核心是MCS - 51 系列的8031單片計算機。它用三路驅動電路，分別控制X、Y 和向步進電動機，它進行機床的位移運動，并能實現(xiàn)任意二坐標聯(lián)動或三坐標聯(lián)動。8031 單片機是MCS -51 系列計算機的典型產品，其硬件功能遠遠高于TP -801 單板機，尤其適合實時控制、智能儀表、自動機床，是控制類型領域中最理想的八位微型計算機，在全世界都得到廣泛應用。JBK - 30M 數(shù)控裝置是三坐標數(shù)控系統(tǒng)，它用ISO 國際標準代碼進行編程，除了能執(zhí)行本身的編程指令外，還能執(zhí)行二坐標機床數(shù)控系統(tǒng)的編程指令，而且三坐標系統(tǒng)的各種操作方法相同于二坐標系統(tǒng)。

（二）優(yōu)化對象的確立

在選擇適宜于進行改造的機床時，首先必須對各類機床的零件加工情況進行調查研究，分類統(tǒng)計，看零件有無批量，看各類批量主要在哪種機床上進行加工，以及在哪種型號的機床上進行加工，這樣才能確定出改造對象。一般中小車床上的工件總是比較飽滿，成批量的零件也比較多。因此，用計算機技術把中小車床改造成經(jīng)濟型數(shù)控車床比較適宜。對于一些中小型企業(yè)，為了充分發(fā)揮車床的作用，更需要經(jīng)過改造的車床。這樣既能用數(shù)控系統(tǒng)加工批量零件，又具有臥式車床的功能，以適于加工單件零件。對于一些形狀復雜的零件，普通機床往往難于加工成形。如果采用機械仿形的方法進行加工，在不成批量的情況下很不合算。這時，用計算機技術改造機床，就可以使問題得到解決，明顯提高企業(yè)加工能力。編程要比制作靠模容易得多，靈活得多。用數(shù)控機床加工形狀復雜的零件是非常適宜的。

（三）輔助改造要合適

根據(jù)改造后車床的主要加工對象，確定刀架是否需要進行改造，可以使改造費用使用得更加合理，避免發(fā)生改造過?，F(xiàn)象。如果改造后的簡易車床，主要用來加工比較復雜的零件，需要采用三、四把刀才能完成全部車工工序，就必須對刀架部件進行改造。一般可采用安裝有四把刀、由鼠牙盤定位、進行絕對刀位控制的自動回轉刀架比較合適。重復定位誤差可小于0. 005mm，精度持久性比較好。這種刀架出廠時，就規(guī)定了刀號位置。當需要幾號刀在加工位置時，只需對該刀控制信號口發(fā)出信號，刀架就會自動轉到需要的位置。改造后的簡易數(shù)控車床需要加工螺紋時，可以在主軸后端同軸安裝或異軸安裝一個主軸脈沖發(fā)生器，作為主軸位置的信號反饋元件。目的是為了檢測主軸轉角的位置，并且將其變化情況輸送給單板機，使單板機能按照所需加工的螺距進行處理?？刂瓶v向步進電機運動，通過縱向滾珠絲杠帶動刀架完成螺紋加工。

四、結束語

機床數(shù)控改造已經(jīng)成為機械自動化的必然趨勢，如何不斷提高數(shù)控程度是企業(yè)不斷追求的目標，如何將機床實現(xiàn)集成化、智能化、虛擬化，以達到不斷提高產品質量，降低生產成本是企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的前提，本文中的一些觀點能夠為同行提供參考。

參考文獻：

[1]李英.車床數(shù)控化改造思路[J].武漢交通職業(yè)學院學報，2014.

[2]逄玲.數(shù)控機床主軸部件的結構及其維護[J].企業(yè)文化，2015.