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試論普通車床機（jī）械結（jié）構的數控化改造（zào）

2017-7-12 來源：平高集團有限公司作者：李曉輝

摘要：本文（wén）首先對普通（tōng）車床機械結構進行數（shù）控化改造的必要性進行簡（jiǎn）單介紹，了解本論文研究課題的意義，重點（diǎn）介（jiè）紹普（pǔ）通車床機械（xiè）結構的數控化（huà）改造過程中機床機械（xiè）部分的改造方案以及數（shù）控係統設（shè）計方案，希望通過本文的研究能夠更加全麵的掌握普通車床機械結構的數控化改造，也為後期進行普通車床的數控化改造提供參考。

關鍵詞：車床機械結構數控化改造

1.前言

車床是（shì）機械加工中最重要的一種加工（gōng）工具，可以實現多種造型零件的加工。隨著我國製造業（yè）的不斷發展，機械加工的水平不斷提高，越來越多的數控機床取代了傳（chuán）統的機床（chuáng）。但是由於數控車床（chuáng）價（jià）格較高，普通企業無法負擔（dān），因此（cǐ）對普通車床進行數（shù）控化改造成為一種比較合理的方式，能夠在控製成本的基礎上有效提高機床的自動加工能力，提高加工效果。因此在現階段加強對於普通車床機械結（jié）構數控化改造的研究具有重要（yào）的現實意義，能（néng）夠更加全麵的掌握普通（tōng）車床數控化改造的相（xiàng）關技術，提高數控化（huà）改造的效果，從而提高車床工（gōng）作效率（lǜ），更好（hǎo）的發揮老舊設備的潛在價值，提高機械加工企業的（de）經濟效益。

2.數控化改造的必要性

首先將普通車床機（jī）械結構進行數控化改造後能夠大幅度提高車床整體的加工精度，能夠生（shēng）產加工更高精度要求的工件產品。其次（cì）在經過數控化改造後，普通的車床（chuáng）將由於獨立的運行電機，依靠電機（jī）能夠同時實現在多個坐（zuò）標上（shàng）的聯動（dòng）加工（gōng），聯動加工最大的特（tè）點就是可以加工造型複雜的（de）工件，因此（cǐ）經過（guò）數控（kòng）化改造的普通車（chē）床就可以用來生（shēng）產複雜（zá）造型工件，擴大自身的加工範（fàn）圍。而且會增加自動換刀功能（néng），可以（yǐ）在加工過程中縮短換刀時間，提高生產（chǎn）加工（gōng）的速度。另外再進行數控化改造後，大部分工作可（kě）以有數控完成，操作人（rén）員的工作強度得以減輕（qīng），一個操作人員可以同時操作多台數控車床，車間整（zhěng）體的（de）生產效率（lǜ）大幅度提高。最重（chóng）要的（de）是對普通車床進行數控化改造（zào）成本比（bǐ）較低，改造後車床操作能力（lì）比較高，這樣可以利用更少的（de）成本，實現更大的作用。經過改造後，整個企業的經濟效益將大幅度提高，有利於經濟社會更好的發展。

3.機床機械部分（fèn）改造方案

3． 1 主傳動（dòng）係統的改（gǎi）造設計

數控車床的變速（sù）範圍比普通車床要寬，而且需要實現自（zì）動變速，因此在（zài）改造時用多速電機替換原來的單速電機。同時為了保（bǎo）持電機功率變化過程中的穩定運行，需要在電機上附加一套電機變速（sù）係統。首先上將原來的主（zhǔ）軸（zhóu）傳動鏈、掛輪（lún）拆除，將主電機改為變頻調速，這樣就可以實現機床改造後的無級變速。其次是要（yào）在主軸的末端安裝（zhuāng）一個脈衝編碼器來反饋主（zhǔ）軸的位置，這樣就可以將主軸（zhóu）的轉角隨時傳動到數控（kòng）係統中，用以實現對機床在（zài）平麵上的移（yí）動（dòng）控製，這樣就可以（yǐ）利用改造後的車床進行螺紋加工。一般情況下選擇同軸安（ān）裝的方式來安裝脈衝編碼器，可以安裝在床頭箱內或者後端，然後借助同步齒輪連接主軸和脈衝（chōng）編碼器。

3． 2 進給傳動係統的改造設計

第一步（bù）是把原來的變速傳動裝置和操縱機構拆除; 然後在各（gè）個方向安（ān）裝獨立的步進電機，利用減速齒輪連（lián）接電機和絲杆，實現帶動（dòng）滑板的移動，進（jìn）而實現（xiàn）機床在（zài）各個方向的移動（dòng），通過電機的轉動控製刀具進給及其坐（zuò）標。最終實現同時（shí）具（jù）備微（wēi）機控製和原機床操作。在 Z 軸縱（zòng）向上，利（lì）用原有的安裝孔直接安裝齒輪箱體，將滾珠絲杠代替原絲杆，仍然安裝在（zài）原來的位置，並采用同樣的方式對絲杠兩端進行固定。然後需（xū）要對（duì）進（jìn）給進行限位保護，安裝限位保護開關和接近開關。在 X 軸橫向上，主要改造拖（tuō）板，控製拖板的精度以及關鍵傳動齒輪的間隙。利用剛度、柔性（xìng）調整法（fǎ）調整驅動電機到（dào）絲杠間的傳動齒輪的（de）間隙，將間隙降低消除，從而實現更高的傳（chuán）動（dòng）精度和（hé）靈敏度（dù）。另外需要對橫向（xiàng）和縱向的齒輪箱、絲（sī）杠等加裝防護罩，從而保持內部的清潔以及整體的美觀。同時要對車床導軌進行改造，由於普通車床的床身摩擦係數比較大，因此需要對（duì）原車床的（de）導軌進行刮研、修磨，降低摩（mó）擦係數，然後再貼上聚（jù）四氟飛烯軟帶，就可以達到數（shù）控機床的導軌要求。然後把之前的絲杠和光杠去掉，安裝上新型的滾珠絲杠，用同步齒（chǐ）輪帶變速的方式連接（jiē）步進電機和滾珠（zhū）絲杠。

3． 3 刀架的改造設（shè）計

刀架的改造是實現（xiàn）數控加（jiā）工改造的關鍵，一般情況下至少需要四種不同的刀具來實現相對複雜（zá）的加工。因此將原來（lái）的（de）手動刀架和小拖板拆除，安裝新型的 LD4 型自（zì）動回（huí）轉數控刀架。這種刀架的重複（fù）定位精度比較高，性能（néng）也比較（jiào）可靠。刀架定軸上有四個霍爾開關和永久磁鐵（tiě），能夠精確獲取（qǔ）刀（dāo）架的到位信號，實現高精度的定位。

3． 4 溜板箱的改造

在對以（yǐ）上機（jī）械結（jié）構改造完（wán）成（chéng）之後，最後要對車床溜（liū）板箱進行改造，將原來的溜板箱拆除，然後把新的溜（liū）板箱安（ān）裝到改造完成的滾珠絲杠上。同時要改造整體的潤滑結構，確保車床的穩（wěn）定運行（háng）。整個機械（xiè）結（jié）構改（gǎi）造完成後，要對車床的運行性能進（jìn）行檢驗，主要包括傳動性能、主軸進給（gěi）性能（néng）以及車床運行過程（chéng）中噪聲的大（dà）小等。相關性能的監測要分別（bié）在空載荷負載狀態下進行，確保各（gè）項基本（běn）操作能夠實現數控化。

4.數控係統設計方案

4． 1 數控係統運動方式（shì）的確（què）定

一般可（kě）以按運（yùn）動軌跡將數（shù）控係統可分為點位（wèi）控製和連續（xù）控製係統兩種（zhǒng）。前者隻是控製刀（dāo）具從一點移（yí）到另外一（yī）點，對於運動軌跡不加（jiā）控製。後者則是不同（tóng）坐標方向上（shàng）位移進行嚴格連續的控製。對於加（jiā）工簡單元件（jiàn）的車床，使用定位控（kòng）製係統（tǒng）即可（kě）; 對於需要加工複雜輪廓零件的車床可以選擇連續（xù）控製係統。

4． 2 伺服（fú）進給係統的設計改造（zào）

數控機床的伺服進給係統的區別（bié）主要在於係統中是否設計位置檢測和反饋線路。一（yī）般可以分為開（kāi）環（huán）伺服、半（bàn）閉環伺（sì）服和閉環伺服三（sān）種係統。三種係統的精度控（kòng）製依次升高，誤差控製依次減小，相應的其控製難度、技術難度和（hé）造價也（yě）是依次增（zēng）高。根據加工零件精度要求從（cóng）低到高依次可以選擇三種不同的伺服進給係統（tǒng），精（jīng）度要求（qiú）最高的需（xū）要選擇（zé）閉環伺服係統。

4． 3 數控係統的（de）硬（yìng）件（jiàn）電路設計

任何數控車床的數控係統都是由硬件和軟件兩部分組成。其中硬件部分是整個控製係統的基礎，硬件電路的設計以及硬件設備性能的好壞直接影響到係統（tǒng）的工作性能。因此在選（xuǎn）擇硬件電路的（de）時候最佳的方案就是選用（yòng）現成的數控裝置，根據係統（tǒng）的特殊需（xū）要適當進行少量改動，保持整個數（shù）控係統的穩定性能。

5.結（jié）語（yǔ）

普通車床的數控化改造對於（yú）整個機械加（jiā）工行業具有重要的意義。本文研究（jiū）的普通車床數控化改（gǎi）造方案能（néng）夠很好的滿足改造的各（gè）項要求（qiú），可以作為今後進行車床數控改造的參照。

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