賈英明

（齊齊哈爾二機(jī)床集團(tuán)有限公司，黑龍江齊齊哈爾　161005）

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鏜床電氣控制系統(tǒng)數(shù)字化改造

賈英明

（齊齊哈爾二機(jī)床集團(tuán)有限公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

摘要：鏜床是機(jī)械加工中常用的一種機(jī)床設(shè)備。普通鏜床控制系統(tǒng)中由于沒有誤差補(bǔ)償功能，所以只能靠本身精度來保證加工零件精度。對普通鏜床進(jìn)行控制系統(tǒng)的數(shù)字化改造是一種提高機(jī)床精度、改善控制過程的有效方法。

關(guān)鍵詞：鏜床；控制系統(tǒng)；數(shù)字改造

1　數(shù)控改造的必要性

目前，部分機(jī)械制造企業(yè)仍廣泛使用傳統(tǒng)的普通機(jī)床，雖然它能在一定范圍內(nèi)滿足單機(jī)和自動(dòng)生產(chǎn)線的需要，但由于其控制系統(tǒng)是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎(chǔ)，技術(shù)上比較落后，直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。鏜床雖具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)勢，但鏜床的電氣控制系統(tǒng)存在線路復(fù)雜、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點(diǎn)，給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便甚至嚴(yán)重影響生產(chǎn)。對鏜床傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造,在生產(chǎn)線上可明顯提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，可保證機(jī)床控制的快速性、準(zhǔn)確性、合理性,更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。使用PLC改造鏜床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機(jī)床的5只中間繼電器，中間硬件環(huán)節(jié)的減少使線路簡化，電氣故障減少，生產(chǎn)效率得到明顯提高。

2　機(jī)床數(shù)控化改造常用方案

（1）普通機(jī)床的數(shù)顯改造。就是在機(jī)床控制系統(tǒng)中加裝數(shù)顯裝置，這樣可以顯示坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，提高操作者對機(jī)床控制能力。

（2）普通機(jī)床的CNC化。在普通機(jī)床加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床，進(jìn)給軸采用伺服控制裝置和伺服電機(jī)，這種改造比較復(fù)雜，機(jī)床改造后實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，封閉或半封閉控制系統(tǒng)可以有效提高機(jī)床進(jìn)給精度和自動(dòng)化程度。

（3）機(jī)床翻新。為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對機(jī)床的機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC技術(shù)進(jìn)行更新。

（4）技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新。為提高性能、檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，建立FMS計(jì)算機(jī)柔性制造單元和計(jì)算機(jī)集成制造，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。

3　鏜床數(shù)字化改造內(nèi)容

鏜床的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。鏜床主要用于加工工件上的精密圓柱孔，按用途的不同，鏜床可分為臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、金剛鏜床等。臥式鏜床的用途很廣，除了對各種復(fù)雜的大型工件如箱體零件、機(jī)體等的鏜孔以外，還可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、車削內(nèi)外螺紋、車外圓柱面和端面、用端銑刀與圓柱銑刀銑削平面等多種工序。因此在這種鏜床上，工件一次安裝后，即能完成大部分表面的加工，有時(shí)甚至可以完成全部的加工，特別是在加工大型及笨重的工件時(shí)具有優(yōu)勢。

1.支承架；2.后立柱；3.工作臺(tái)；4.9軸；5.平旋盤；6.溜板；7.前立柱；8.主軸箱；9.后尾筒；10.床身；11.下滑座；12.上滑座圖1　鏜床的主要結(jié)構(gòu)

普通鏜床的控制過程為了適應(yīng)各種工件的加工工藝要求，主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給都應(yīng)有較大的調(diào)速范圍。因此，采用雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)M1作為主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并采用機(jī)電聯(lián)合調(diào)速，這樣既擴(kuò)大了調(diào)速范圍又使機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡化。進(jìn)給傳動(dòng)和主軸及花盤旋轉(zhuǎn)采用同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有幾個(gè)方向（主軸軸向、花盤徑向、主軸垂直方向、工作臺(tái)橫向、工作臺(tái)縱向），所以要求電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)，并有高、低速度選擇。高速運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)先低速起動(dòng)，各方向的進(jìn)給應(yīng)有電氣聯(lián)鎖。進(jìn)給方向均能快速移動(dòng)。為適應(yīng)調(diào)整需要，機(jī)床采用另一臺(tái)快速電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)，要求主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)能正反向點(diǎn)動(dòng)，并且?guī)в兄苿?dòng)。為此，該機(jī)床采用電磁鐵帶動(dòng)的機(jī)械制動(dòng)裝置。

（1）主軸的改造。目前，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)電機(jī)已經(jīng)基本不再采用普通的交流異步電機(jī)或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機(jī)，它們已逐步被新型的交流調(diào)速電機(jī)和直流調(diào)速電機(jī)所代替。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)要求較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，所以可采用變頻系統(tǒng)。

（2）進(jìn)給軸的改造。進(jìn)給傳動(dòng)的要求一般為：高精度，即高的定位精度和重復(fù)定位精度以及加工零件的綜合精度；高品質(zhì),即響應(yīng)快、頻帶寬、動(dòng)靜態(tài)速降小、調(diào)速范圍寬；高速度，能快速定位以提高效率；大功率，即能輸出大的力矩和功率以滿足加工要求。可采用交流伺服電機(jī)。

（3）潤滑系統(tǒng)改造。對于潤滑部分普通機(jī)床的潤滑就可以，若要進(jìn)一步數(shù)字化可以把手動(dòng)潤滑泵改為電子潤滑泵有CNC及PLC控制。

（4）機(jī)床防護(hù)系統(tǒng)改造。數(shù)控機(jī)床在外觀上與普通機(jī)床的最大區(qū)別在于安全防護(hù)，數(shù)控機(jī)床外都有一層防護(hù)板主要是保證操作者的安全，如在加工鑄鐵工件時(shí)由于鑄鐵件的特性加工時(shí)會(huì)導(dǎo)致鐵屑飛濺，尤其是數(shù)控機(jī)床的高速加工，所以在數(shù)控機(jī)床的外層都有防護(hù)。防護(hù)裝置的觀察部分用可用透明樹脂材料，其余部分可用鋁板或薄鐵板。

（5）電氣系統(tǒng)改造。普通機(jī)床的電氣部分簡單，主要是通過操作者的操作來進(jìn)行加工，而數(shù)控機(jī)床的電氣部分復(fù)雜需要安裝配電柜，建議采用正規(guī)數(shù)控系統(tǒng)。國內(nèi)主要使用日本FANUC系統(tǒng)或是德國的SIEMENS的系統(tǒng)，而對于經(jīng)濟(jì)型的也可用國產(chǎn)系統(tǒng)，或是單片機(jī)來代替主系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)現(xiàn)在一般采用PLC（可編程控制器）來進(jìn)行控制，PLC具有靈活、通用、控制功能可變等優(yōu)點(diǎn)。

4　結(jié)語

通過改造的數(shù)字控制鏜床，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到：有高的靜動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無間隙；功率大；便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。

Digitization Transformation of Boring Machine Electric Control System

JIA Ying-ming
（Qiqihar NO.2 Machine Tool Group Co.，LTD.，Qiqihar，Heilongjiang 161005，China）

Abstract:The boring machine is a common machine tool in mechanical processing equipment.Due to the lack of error compensation function，ordinary boring machine can only guarantee processing equipment parts' precision by its own precision.The digital transformation of ordinary boring machine is an effective way to improve the precision and control process of boring machine.

Key words:boring machine；control system；digital transformation

作者簡介：賈英明（1982-），男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士研究生，工程師。主要研究方向：技術(shù)管理。

收稿日期：2015-12-25

中圖分類號(hào)：TG531

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-980X（2016）01-0068-02