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數字環境（jìng）下的（de）普通機床數（shù）控改造措施

2018-3-26 來源：梧州學院（yuàn）作者：謝（xiè）朝明

摘要：本文首先提（tí）出了機床數控化改（gǎi）造（zào）的必要（yào）性（xìng），然後指出了普通機床數控化改造的優缺點及其內容，重點闡（chǎn）述了（le）數字環境下普（pǔ）通機（jī）床如何進行數控化改造措施，並（bìng）提出了數控化改造普通機床技術路線。

關鍵詞：數字環境；數控化改造；普通機床

0 引言（yán）

製造技術（shù）是衡（héng）量一個國家工業化（huà）水平的標誌，隨（suí）著我國（guó）經濟飛（fēi）速發展，我國製造業取得了（le）長足的進（jìn）步。

數控機床（chuáng）的擁有量和（hé）技術水平的高低是一個國家現代製造業實力的重要標誌，當前我國正處於從機械製造大國向機械製造強國轉變的（de）關鍵時期（qī），數控機床在汽車（chē）工業、航空航天工業、模具等行業（yè）已廣（guǎng）泛應用（yòng）。

它提高了零部件的性能水平、加（jiā）工（gōng）質量和生產效率，為數控機床的使用者創造了（le）巨大的效益。

1 、國內（nèi）外數（shù）控改造研究現狀

日本、美歐等一些發達國家對數控改造（zào）非常重視（shì），一些製造企業為提升企業核心競（jìng）爭力想盡（jìn）辦法把普通機床改造成數控機床，甚至有（yǒu）些公司將普通機（jī）床數控化改造發展成一項產業，如德國的 Schioess公司、美（měi）國的 US 設備公司，這些公司都是世界知名普通機床數控化改造公司。

受到當時製（zhì）造技術限（xiàn）製，我國機械製造業普（pǔ）通機床在機（jī）械製造加工業中有約 80%設備比例，數控化程度很低。由於當時數控化改造技術相對落後，我國數控化機床（chuáng）改造技術主要應（yīng）用在（zài）國防軍用機床設（shè）備，從 20 世紀 80 年代（dài）未起，一大批精通數控機床技術專家對普通機床數控化改造技術進行大量卓有成（chéng）效的開（kāi）發研究，取得了相當顯著（zhe）的成就。

2 、普通機床數控化改造的必要性（xìng）

2.1 普通機床在數字環境下存在不足

普通機床受技術限製，在加工精度、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（xiàn）代化方麵與數控機床相比（bǐ）相（xiàng）差甚遠。普通機床工藝簡單、功能單一，隻能進行單一工序操作，而對（duì）於較多工序零（líng）部件、複雜零部件生產要求無（wú）法完成。

加工時（shí）間以及輔助時間多影響效率，普通機床加工精度低、自動化程度低，很多操作工序（xù）依賴工人操作，勞（láo）動強度高（gāo），產品質量一（yī）致性差，常常無法保證加工零件（jiàn）高質量。

2.2 普通機床數（shù）控化（huà）改造（zào）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（gèng）換，零件（jiàn）在改造後的數控機床（chuáng）上加工，關鍵取決於（yú）程序的設計、輸入（rù）、編輯（jí），並不需要對機床經常調整；加工零件質量穩定、一（yī）致性（xìng）好，在一台數控機（jī）床上加工（gōng）一批零件使用同樣（yàng）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（shù）控機床與普通機床相比，與加（jiā）工中心的（de）刀庫配合零（líng）件的輔助時間和加工時間可有效地減少，數（shù）控機床允許機床進（jìn）行較大切削量的強力切削，進給量的範圍擴大。

另外，與加工（gōng）中心的刀庫配合使用，可實現在一台機床上進行多道（dào）工序的連續加工，工序間（jiān）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（yī）般可達 0.05mm～0.1mm，數控機床絲杆螺距平均誤（wù）差與傳動鏈的（de）進給反向間隙可由數控裝置進（jìn）行曲補償，數控機床是通過數字信（xìn）號（hào）形（xíng）式來實現控製其加工精度，機床每移動一個脈衝當量需由數（shù）控裝置輸出一脈衝信號（hào），因此，數控機床定位精度比較高。

利用現代化生產管（guǎn）理，在數控機床進行（háng）零（líng）件加工時，可對所使用（yòng）的夾具、刀具進行規範化，並精確估計該零件輔助時間、加工時間，實現（xiàn）現代化管理。數（shù）控機床與（yǔ）普通機床（chuáng）相比改善了勞動條件，加工前調整好數控機床，輸入程序並啟動，數控機床（chuáng）自動連續地對（duì）零件進行加工，直至零（líng）件（jiàn）加工完成。

3 、數（shù）字（zì）環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（liàng）係統、伺服係統和數控係統組成。普通機床數控化改造究竟是要局部改造還是全部（bù）改造則要由普通機床改造費用和原有的參數性能決定。在數控化改造過（guò）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（dù）、運行狀況，再預（yù）先估計普通機床改（gǎi）造後的性能是否能滿足要求，具體要明確如下事項：

（1）確定需改（gǎi）造普通機床的型號。

（2）對需（xū）改造的（de）普通機床機構參數（shù）、性能參數要把握準確。

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

（4）普通機床數控化改造前必須（xū）清楚原機床核心功能部件如變速箱、刀架等（děng），這樣才（cái）能保證數控化改造後的機（jī）床能夠生產加工複（fù）雜零件。

（5）為了保證普通機床數控化改（gǎi）造後達到精度要（yào）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足夠的估計。

（6）普通機床數控化（huà）改造前需了解機（jī）床的一些輔（fǔ）助安全性能參數，以（yǐ）保證機床（chuáng）數控改造（zào）後操作人員的人身安全。

（7）普通機床數控化改造過程中還要考慮現有的電氣（qì）控製係統是否能夠滿足改造後數控機（jī）床的要求，如果不能都達到要求，就（jiù）須通過可編程邏（luó）輯控製器來進行改造。

3.2 基於數字環境下數控係統（tǒng）選型

基（jī）於數字環境下普通機床數控化改造關鍵是（shì）數控係（xì）統選型。選型時依據需改造機床的機構參數、性能參數選擇合（hé）適的數（shù）控係統與之匹配，才能保證普通機床在改造後按（àn）照事（shì）先預設（shè）計好（hǎo）的功能要求進行（háng）零件加工（gōng），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（lǜ）改（gǎi）造前普通機床的功能及特性、數控（kòng）化改造後所要達到的精（jīng）度要求、功能（néng）預期以及預期改造費用；而且在選擇數控係統時要特別注意改造時所選數控係統的廠家能提供（gòng）的技術支持。

不同數控係統對需改（gǎi）造的機床的機械結構、驅動（dòng）裝置都有不同的具體要求，不是全（quán）部機床都能進（jìn）行數控化（huà）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（de）數控（kòng）係統與之匹配，才（cái）能達到數控化改造目的。

3.3 基於數字（zì）環（huán）境下的機械結構設計（jì）和改造

普通機床數控化（huà）改造關鍵是數控係統選型，但是（shì）為了（le）使數控（kòng）化改造機（jī）床達到加工精度、功（gōng）能參數、電氣供給係統以及機床安全操作規程等要求，在改（gǎi）造過程中（zhōng）對機床機械結構部分不得不重新設計（jì）、改造（zào）。首先，基於數字環境下（xià）的機械結構設計要（yào）求。必（bì）須要（yào）對機床傳動軸等機（jī）械（xiè）部件進行受力分析，以確保數控機床能進行較大切削量的強力（lì）切削，進行受力分析時（shí）依據機床行（háng）業標準及國家標準（zhǔn）執行。

根據受力分析、計算結果，確定為了保證數控化改造機床達到加工（gōng）精（jīng）度、功能參數、電氣供給係統以及機床（chuáng）安全操作等要求所需要的主要（yào）受力機（jī）械零件的大小（xiǎo）尺寸以及供給動力裝置，數控化改造機床在對機械結構進行設計和改（gǎi）造時，可參照改造成功案例，查閱相關技術文件資料，到改造成功企業現場實地調研。

將（jiāng） CA6140 型普通車床（chuáng）進行數控化（huà）改造，在整個設計過程（chéng）中必須實現如下要求：原（yuán）車床（chuáng）的主傳動係統予以（yǐ）保留，橫（héng）向進給係統由微機實現開環控製，兩軸聯動；刀架采用自動（dòng）轉位刀（dāo）架（jià），具有切削螺紋的功能；在 X 向上，進給脈衝當量為 0.005mm / 脈衝（chōng）；在 3～1000mm/min 進給（gěi）速度範圍進行無級調速，在X 向、1000～3000mm/min 內任意設（shè）定快進速度。

其（qí）次，基於數字（zì）環境下的（de）機床機械（xiè）結構改（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（gòu）裝（zhuāng）置（zhì）滿足最大傳動（dòng）比，以提高生產加工效率；所需改造的機械零部件必須達（dá）到一定（dìng）的精度要求，如表麵粗（cū）糙度、形位（wèi）公（gōng）差、硬度、強度等以確保運動（dòng）部件之間光滑，減（jiǎn）少摩擦阻力；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（gèng）多（duō）複雜的零件。

將 CA6140 型普通車床改造成經（jīng）濟型（xíng）數控車床，橫向進給機構的改造：將小拖板和手動刀架改（gǎi）造成數控刀（dāo）架；滾珠絲杠螺母副取代溜板箱、光杆（gǎn）進給箱和普通（tōng）絲杆；調整操作的手動（dòng）機構保留不變，同時保留支撐結（jié）構，齒輪箱體、步進電（diàn）機安裝在中拖板的（de）後側，齒輪箱采用一級齒輪減速。

4、結束（shù）語

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

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