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數字（zì）環（huán）境（jìng）下的普通機床數控改造措（cuò）施（shī）

2018-3-26 來（lái）源：梧州學院作（zuò）者：謝朝明

摘要：本文（wén）首先提（tí）出了機（jī）床數控化改造的必要性，然後指出了普（pǔ）通機床數（shù）控化改造的（de）優缺點及其（qí）內容，重點闡述了數字環境（jìng）下普通機床如何進行數（shù）控化改造（zào）措施，並（bìng）提出了數控化改造（zào）普通機床技術路線。

關鍵詞：數字環境；數控（kòng）化改造；普通（tōng）機床

0 引言

製造技術（shù）是衡量一個國家工業（yè）化水平的標誌（zhì），隨著（zhe）我國經濟飛速發展，我國（guó）製造（zào）業取得了長足的進步。

數控機床的擁（yōng）有量（liàng）和技術水平的高低是一個國家現代製造業實力的重（chóng）要標誌，當前我（wǒ）國正（zhèng）處於從機械製造大國向機械製造（zào）強國轉變的關鍵時期，數控機床在汽車工業、航空航天工業、模具等行業已廣泛應用。

它提高了零部件的性能水平、加工質量和生產效（xiào）率，為數控機床（chuáng）的使用者創造了巨大的（de）效益。

1 、國內外數控改造研究現狀

日本（běn）、美歐等（děng）一些發達國（guó）家對（duì）數控改造非常重視，一些製造企業為提升企業核心競（jìng）爭力想盡辦法把普通機床改造成數控（kòng）機床，甚至有些公司將普（pǔ）通機床數控化（huà）改造發展成一項產業，如德（dé）國的（de） Schioess公司、美國的 US 設備公司，這些公司都是世界知（zhī）名普通機床數控化改造公司。

受到當時製（zhì）造技術限製，我國機械製造業普通機床在機械製造加工業中有約 80%設備比例，數控（kòng）化（huà）程度很低（dī）。由於當時數控化改造（zào）技術相對落後，我國數控化機床改造（zào）技術（shù）主要應用在國防軍用機床設備，從 20 世紀 80 年代（dài）未起（qǐ），一大批精通數控機床技術專家對普通（tōng）機床數控化改造技術進行大量卓有成效（xiào）的開（kāi）發研究，取得了相當顯著的成就。

2 、普通機床數控化改造的必要性

2.1 普通機床在數字環境下存在不（bú）足

普通機床受技術限製，在加工（gōng）精度、加工質量穩定性、可靠性、生產效率、改善勞動條件、生產管理現代化方麵（miàn）與數控機床相（xiàng）比（bǐ）相差甚遠。普通機床工（gōng）藝簡單（dān）、功能（néng）單一，隻能進行單一工序操作，而對於較多工序零部件、複雜零部件生產要求無法完成。

加工時間以及輔助時間多影響效率，普通機床加工精度低、自動（dòng）化（huà）程度（dù）低，很多操作工序依（yī）賴工人操作，勞動強度高，產品質量一致性差，常常無法保（bǎo）證加工零件高質量。

2.2 普通機床數控化改造後所具有的優點

柔性較好，數控機床不同普通機床在加工零部件時需製作許多夾具、模具並經常更換（huàn），零件在改造後的數控機床上加工，關鍵取決於程序的設計、輸入（rù）、編（biān）輯，並不需要對機床經常調整；加工零件質量穩定、一致性好，在一台數（shù）控機床上（shàng）加工一批零件（jiàn）使用同樣的加工程序和刀具，加（jiā）工條（tiáo）件完全一致，走刀軌跡完全相同；生產效率高，數控（kòng）機床與普通機床相比，與加工中（zhōng）心的刀庫配合零件的輔助時間（jiān）和加（jiā）工時間可有效地減少，數控機床允許機床進行（háng）較大切削量的強力切削，進給量的範圍擴大。

另外，與加工中心的刀庫配合使用，可實現在一台機床上進行多道工序的連續加工，工序間周轉時間大大減少，提高了（le）生產率。

數控機床的加工精度一般可達 0.05mm～0.1mm，數控機床（chuáng）絲杆螺距平均誤差與傳動鏈的進給反向（xiàng）間隙可由（yóu）數控裝置進行曲補償，數控機（jī）床是通過數字信號形式來實現控製其加工精度，機床每移（yí）動（dòng）一個脈衝當量需由數控裝（zhuāng）置輸出一（yī）脈衝信號，因此，數控機床定位精度比較高（gāo）。

利用現代（dài）化生產（chǎn）管理，在（zài）數控機床進行零（líng）件加工（gōng）時，可對所使用的夾具、刀具進（jìn）行規範化，並精確估（gū）計該（gāi）零件輔助（zhù）時間、加工（gōng）時間，實現現代化管理。數控機床與普通機床相比改善了勞動條件，加工前調整好（hǎo）數控機床，輸入程序並啟動，數控機床自動（dòng）連續地（dì）對零件進行加（jiā）工，直至零（líng）件加工完成。

3 、數字環（huán）境下數控化改造措施

3.1 充分了解被改造機床

數控機床一般是由測量係統（tǒng）、伺服係統和數控係統（tǒng）組成。普通機床（chuáng）數控化改造（zào）究竟是要局部（bù）改造還是（shì）全部改（gǎi）造則要（yào）由普（pǔ）通機床改造費用和原有（yǒu）的（de）參數性能決定。在數控化改造過程中首先要明白現有需改造機床的功能、參數、機械傳動精度、運行狀況，再預先（xiān）估（gū）計普通機床改造後（hòu）的性（xìng）能是（shì）否能滿足要求，具體要明確如下事項：

（1）確定需（xū）改造普通機（jī）床的型號。

（2）對需改造的（de）普（pǔ）通機（jī）床機構參數（shù）、性（xìng）能參數要（yào）把握準確。

（3）普通機床數控（kòng）化改造，應慎重選擇控製軸數目，因為軸數目直接決定選擇哪種數控係統與之匹配。

（4）普通機床數控化（huà）改造前（qián）必須清楚原機床核心功能部件如變（biàn）速箱、刀架等，這（zhè）樣才能保證數（shù）控（kòng）化改造後的（de）機床能夠生產（chǎn）加工複雜（zá）零件。

（5）為了保（bǎo）證普通機床數控化改造（zào）後達（dá）到精度要求以及功能預期，對數控化（huà）改造（zào）後的數控機床所具有參數性能及機械結構參數要有（yǒu）足夠的估計。

（6）普通機床數（shù）控化改造前需（xū）了解機床（chuáng）的一些輔助安全性能參數，以保證機床數控改造後操作人員的人身安全。

（7）普通機床數（shù）控化改造過程中還要考慮現有的電氣控製係統（tǒng）是否能（néng）夠滿足改造（zào）後數控機床（chuáng）的要求，如果不能都達到要求，就須（xū）通過可編程（chéng）邏輯控（kòng）製器來進（jìn）行改造。

3.2 基於數字環境下數（shù）控係（xì）統選型

基於數字環境下普通機床數控化改造關鍵是數控係統選型（xíng）。選型時依據需改（gǎi）造機床（chuáng）的機構參數、性能參數選擇合適的數控係統與之匹配，才能保證（zhèng）普通機床在（zài）改造後按照事先預設計好的功（gōng）能要求進行零（líng）件加工，否則無法達到功能預期。

市場上功能不一、類型不同的數控係統紛繁眾多，因而在基於數字環境下選擇數控係統時，應充分考慮改造前普通機床的功（gōng）能及特性、數控化改造（zào）後所要達到的精度要求、功能預期以及預期改造（zào）費用；而且在選擇數控（kòng）係統時要特別（bié）注意改造時所選數控係統的廠家（jiā）能提供（gòng）的技術支持。

不同數控係統（tǒng）對需改造的機床的機械結構、驅動裝（zhuāng）置都有不同的具體要求，不是全部機床（chuáng）都能進行數控化改造，更不是任何需數控化改造機床與所有不同數控係統都匹配，必須選擇合適的數控係統與之匹配（pèi），才能達到數控（kòng）化改造目的（de）。

3.3 基於數字環境下的機械結構設計和改造（zào）

普通機床數控化改造關鍵是數（shù）控係（xì）統選型（xíng），但是為了使數控化（huà）改造機床達到加（jiā）工精度、功能參數、電氣（qì）供給係統以及機床安全操（cāo）作規程等要求，在改造過程中對機床機械結構部（bù）分（fèn）不得不重新設計、改造。首先，基於數字環境下的機械結構設計要求。必須要對機床傳動軸等機械部件進行受力分析，以確保數控機床能進（jìn）行較大（dà）切削量的強力切削，進行受力分析時依據機床行業標（biāo）準及（jí）國家標準執行。

根據受力分析、計算結果，確定為（wéi）了保證數控化改造機床達到加工精度、功能參數、電氣供給係統以及機（jī）床安全操作等要求所（suǒ）需要（yào）的（de）主要受力機械零件的（de）大小尺寸以（yǐ）及供給動力裝置，數控化改造機床在對機（jī）械結構進行設計（jì）和改造時，可參照改造成功案例，查閱相關技術文件資料，到改造成（chéng）功企業現場實地調研。

將 CA6140 型普通車床進行數控化改造，在整個設計過程中必須實現如下要求：原車床的主傳動係統（tǒng）予（yǔ）以保留，橫（héng）向進給係統由微機（jī）實現開環控製，兩軸（zhóu）聯動；刀架采用自動（dòng）轉位刀架，具有切削螺紋的功能；在 X 向上，進給脈（mò）衝當量為 0.005mm / 脈衝；在 3～1000mm/min 進給速度範（fàn）圍進行無級調速，在X 向（xiàng）、1000～3000mm/min 內（nèi）任意設定快進速度。

其次，基於數字環境下的機床機械結（jié）構改（gǎi）造要求。盡可能在機械構件改造時尺寸不變或者變化不大，並采用理想的機械傳動結構裝置（zhì）滿足最（zuì）大傳動比（bǐ），以（yǐ）提高生產加工效率；所（suǒ）需改造的機械零部（bù）件（jiàn）必須達到一定的精度要求，如表麵粗糙度、形位公差、硬度、強度等（děng）以確（què）保運動部件之間光滑，減（jiǎn）少摩（mó）擦阻力；在不需增加動力的情況下，可保證數控化改造後

的機床能夠生產加工更多複雜的零件（jiàn）。

將 CA6140 型普通車（chē）床（chuáng）改造成經濟型數（shù）控車床，橫向進給機構的改造：將小（xiǎo）拖板和手動刀架改造成數控刀架；滾珠絲杠螺母副取代（dài）溜板箱、光杆進給箱和普通絲（sī）杆；調整操作的手動機構保留不變，同時保留支撐結構，齒輪箱體（tǐ）、步進電機安裝在中拖板的後側，齒輪箱采用一級齒輪減速。

4、結束語

本文已重點闡述將普通（tōng）機床改造為數控機床的關鍵措施，並提出了數（shù）控化（huà）改造普通機床技術路線，以期對需要進行普通機床數控化改（gǎi）造的企業有所幫助。

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