摘　要：數控機床是現代裝（zhuāng）備製造業中的重要組成設備，隨著機（jī）電一體化進程不斷深入，數控機床越來越成為機械工業技術改造的（de）首選設備。為了提（tí）高公司機床（chuáng）設備裝備水平，適應市場需求，提高產品質量、精度，提高生產效率，降低工人勞動強度，減（jiǎn）少工（gōng）裝，縮短生（shēng）產周期，公司對ＳＫＯＤＡ　Ｗ２５０ＨＣ落地鏜銑床進（jìn）行了機械大修及數控化改造。本文介紹了機床機械及電氣方麵的現狀，大修及改造（zào）方（fāng）案。

     １、　機床現（xiàn）狀（zhuàng）及問題
 
 
    １．１　機床現狀
 
 
    ＳＫＯＤＡ生產的Ｗ２５０ＨＣ落地數控銑鏜床，其Ｘ軸機械傳動結構為（wéi）齒（chǐ）條齒輪，Ｙ、Ｚ、Ｗ 軸為滾珠絲杠副。Ｘ、Ｙ軸的驅動電機分（fèn）別為１１．９ｋＷ 的（de）直流電機，Ｚ、Ｗ 軸共用一（yī）台電機並通（tōng）過程序切換。該設備（bèi）於１９９２年安（ān）裝投入使用至今，機床傳動精度、幾何精度有所下降，需進行大修及（jí）數控化改造。
  
     １．２　機床規格參數
 
     主軸直徑２５０ｍｍ，主軸錐孔ＩＳＯ６０，滑枕尺寸５２０ｍｍ×５２０ｍｍ，Ｘ軸行程１２　０００ｍｍ，Ｙ軸行程４０００ｍｍ，Ｚ軸行程２　０００ｍｍ，Ｗ軸（zhóu）行（háng）程１　６００ｍｍ。
 
     １．３　機床坐標軸
 
     Ｘ軸為立柱水（shuǐ）平移（yí）動，Ｙ軸為主軸箱上下移動，Ｚ軸為（wéi）鏜杆移動，Ｗ 軸為滑枕水平運動，Ｂ軸為工作台旋轉運動，Ｖ軸為工作台水平移動，Ｓ軸為鏜杆主軸旋轉。
 
     １．４　主要問題
 
     控製係統老化，維修困難，機械部件（jiàn）磨損，精度下降。
 
 
     ２　、大修基本（běn）要求及改造方案
 
 
     ２．１　大（dà）修基本要（yào）求
 
     機械（xiè）部分作（zuò）常規大修，恢複設備的主要（yào）基（jī）礎精（jīng）度（dù）。電氣部分采（cǎi）用ＳＩＥＭＥＮＳ　８４０Ｄ對機床（chuáng）進行數控化改造。
 
     ２．２　機械改造方案
 
     ２．２．１　主軸部分
 
    （１）保留機床主（zhǔ）傳動的（de）原直流主軸（zhóu）電（diàn）機驅動，並經（jīng）機械變速，及電機（jī）的無級調（diào）速，以滿足各（gè）種（zhǒng）不同工序的加工要求。
 
    （２）主（zhǔ）軸可保留（liú）原掛輪機構極其功能，或取消該機構安裝編碼器以（yǐ）實現數控的定向功能（néng）及螺紋加工。２．２．２　Ｘ軸部分（fèn）
 
    Ｘ軸移動采用雙齒輪－齒條傳動裝置，其反向間隙（xì）通（tōng）過雙齒（chǐ）輪的調整來（lái）消除。采用該結構後（hòu），有利（lì）於提高其位置精度，並改善其抖動爬行狀態。改造（zào）時重新設計製造Ｘ軸的減速箱。
 
     ２．２．３　Ｙ軸（zhóu）主軸箱部分
 
    根據機床的原有（yǒu）結構及數控要求（qiú）重新設計製造新的傳動箱。
 
    ２．２．４　Ｚ、Ｗ 軸部分
 
    根據數（shù）控要求重新設（shè）計製造其傳動（dòng）箱。Ｚ、Ｗ軸通過原主軸箱內的離（lí）合器進行切換。並實（shí）現Ｚ、Ｗ 軸的分別編（biān）程功能。
 
     ２．２．５　工（gōng）作台改造方案
 
    （１）Ｖ軸部分
 
    取消Ｖ軸原傳動（dòng）齒條，在床身合適部位安裝滾珠絲杠。因（yīn）安裝滾珠絲杠的高度（dù）尺寸較（jiào）小（xiǎo），故隻能選擇Φ６３ｍｍ的滾珠絲杠。由於絲杠直徑較小，其傳動鏈的（de）剛性不（bú）足，因此建議Ｖ 軸作為定位軸使用。為了配合傳動鏈（liàn）的（de）改造，轉台下滑座將粘貼導軌軟帶，並與修理好的床身導軌配刮合研。根據數控驅動的技術要求，重新設計製造（zào）Ｖ 軸減速箱，並將新的減速箱安裝在床（chuáng）身外端（duān）麵。
 

    （２）Ｂ軸部分
 
    將轉（zhuǎn）台的原減速箱改為回轉台（tái）專用，取消原切換用的離合器（qì）。
 
    若安裝部位尺寸（cùn）合適，我方將設計專用（yòng）雙齒輪減速箱，以改善其傳動性能及反向間隙（xì）。
 
    ２．２．６　升降走台部分
 
    新設計的機床的操作箱安裝在走台（tái）上。機床采用集中操作方式，對主機進行操作，工（gōng）作台保留原獨立的操作方式不（bú）變。為了（le）對（duì）刀及調整方便操作箱配備一帶（dài）５ｍ長線纜的手持單元（yuán）。
 
    ２．２．７　拖（tuō）鏈部分
 
    機床改造保留機床的原有Ｘ軸拖鏈並增加（jiā）立柱到主軸箱（xiāng）的拖鏈。
 
    ２．３　液壓（yā）部分改造方案
 
     ２．３．１　Ｘ軸部分
 
     Ｘ軸的移動均（jun1）采用一腔一泵（bèng）的恒流靜壓導軌。並由專用（yòng）多頭泵供油，該（gāi）係統具有靜（jìng）壓剛度高（gāo），避免了恒壓毛細式靜壓易（yì）堵塞和複合式導（dǎo）軌靜動磨擦係數差別大，導（dǎo）軌易摩損，定位精（jīng）度低等缺陷，提高了導軌的剛度，延長了導軌的使用壽命。
 
     ２．３．２　滾珠絲（sī）杠及（jí）導軌（guǐ）潤（rùn）滑
 
     滾珠絲杠及（jí）Ｙ 軸導軌潤滑（huá）保（bǎo）留機床（chuáng）的原潤滑方式不變。
 
     ２．３．３　減速箱潤滑
 
     Ｘ、Ｙ、Ｚ／Ｗ軸減速箱采用機床的原潤滑方式不（bú）變。
 
     ２．３．４　總油泵站方案
 
     重新設計製造新的機床總油泵站，並配備其相應的（de）回油管路及保護檢測元件。油泵站為機床床身、滑（huá）座等提供靜壓油和潤滑（huá）油。油路係統（tǒng）中配備（bèi）了一台（tái）製（zhì）冷能力強勁的油溫自動控製裝置，對供油裝置進行溫度控製。
 
     ２．４　機械大（dà）修方案
 
     清洗除鏽，對機床進行全麵清洗。對機床的相關部（bù）件（jiàn）除鏽處理（lǐ）。對機床床身的導軌進（jìn）行檢查，對其研傷通過精加工或人工（gōng）修刮的方式來修複。將下滑座（zuò）與床身導軌進行合研配刮，恢複Ｘ軸的相關精度（dù）。重新安裝機床床身並調整其幾何精度，以滿足其工藝要（yào）求。對（duì）立柱導軌進（jìn）行檢修，恢複其精度，若需要，則通過人工修刮的方式來保證其精度要求。
 
     對立柱的傳動部分進行檢修。對機床主軸箱傳動部分（fèn）及變檔機構進行（háng）檢（jiǎn）查（chá）調整，更換已經損壞的零件，恢複其正常的工作狀態。並將主軸箱（xiāng）與立柱導軌進行合研（yán）配刮，恢複其相關精度（dù）。重（chóng）新調整與鏜杆（gǎn）軸向及徑向精度相關的軸承預緊力並檢查調整滑枕鑲條。對機床的各個鑲條進行（háng）配刮，以滿足相關的標準（zhǔn）要求（qiú）。根據（jù）工藝參（cān）數要求，重新配磨機床的（de）各個壓板。清洗檢修機（jī）床的液（yè）壓潤滑係統，更換老化壞損的壓力開關、閥、密封件、管（guǎn）件（jiàn）等。保留機床原用於主軸箱、滑枕夾緊（jǐn）及變擋拉刀的氣動係統不變。對其進行檢修調整，更換老化元件，恢複（fù）正常使用。
 
    ２．５　電氣改造方案（àn）
 
    ２．５．１　數控係統
 
    采用德國西（xī）門子公司目前最高檔（dàng）的８４０Ｄ機床數控係統來完成（chéng）該機床的（de）ＣＮＣ 部（bù）分控製，ＮＣＣＰＵ選配ＮＣＵ５７２．４，該係統具有數控車床（chuáng）所要求的一切基本功能。另配ＵＳＢ接口，方便用戶零件程序的傳送。為方（fāng）便機床操作，另配置手持操作單元一件。數控係統與伺（sì）服單元、顯示器、ＰＬＣ、手持操作單元等采用（yòng）西門子專用電纜進行連接。
 
     ２．５．２　顯示器
 
    采用ＯＰ０１０ 彩色液晶（jīng）１０．４" 顯示（shì）器，配以ＰＣＵ５０來完成ＮＣ與顯示器的聯係。ＰＣＵ５０自帶硬盤，擴大了用戶程序存儲的空間。８４０Ｄ可進行中英文顯示切換。具有狀態顯示（shì）及報警診斷等功能。
 
     ２．５．３　通（tōng）信接口
 
     具有ＣＯＭ（ＲＳ２３２）、ＭＰＩ、ＵＳＢ、ＶＧＡ、ＬＰＴ１、ＰＳ／２鍵盤鼠標及外接（jiē）軟驅接（jiē）口。還具有ＰＣＩ／ＩＳＡ擴展插槽。
 

     ２．５．４　位置檢測元件
 
     （１）半閉環坐標
 
     Ｚ、Ｗ 軸采用各（gè）自（zì）獨立的外裝編碼器（qì），檢測裝置安（ān）裝在主軸箱尾端的相應的傳動軸端部。
 
     Ｘ、Ｙ軸編碼器安裝在伺服電機尾部，編碼器選用（yòng）１Ｖｐｐ正弦波，通過西門子專用電纜連接於６１１Ｄ伺服單元（yuán），完成軸的速度和半閉環位置控製。
 
     （２）全閉環坐標
 
     作為選項，Ｘ、Ｙ 軸可采用進口（kǒu）光柵尺，並選用其輸出為１Ｖｐｐ 正弦波信號，可以與ＳＩＥＭＥＮＳ８４０Ｄ係統直接（jiē）連結而不需轉換裝（zhuāng）置。
 
     ２．５．５　ＰＬＣ部分
 
     機床采（cǎi）用ＳＩＥＭＥＮＳ　Ｓ７－３００ＰＬＣ完成機床的邏輯控製，ＰＬＣ　Ｉ／Ｏ 點可通過ＰＲＯＦＩＢＵＳ擴展。該ＰＬＣ數字Ｉ／Ｏ除滿足機床的控製（zhì）功能外還保留一定的備用點。
 
     ２．５．６　手持單元
 
     為了方便操作者對工件找正、對刀及微量進刀，在機床操作箱旁配備一小型手持單元。
 
     ２．５．７　補（bǔ）償功能
 
     螺距誤差補償，反向間隙補償功能，刀具長度及半徑補償。
 
     ２．５．８　主軸（Ｓ軸）部分
 
     保（bǎo）留機床原主軸驅動電（diàn）機（jī）及更換（huàn）其驅動裝置，主軸（zhóu）驅動係統采用５９０數字式調速係統，或采用ＳＩＥＭＥＮＳ的全（quán）數字式６ＲＡ７０裝置。該係（xì）統為邏輯無（wú）環流雙（shuāng）閉環調速係統（tǒng），有完善的診斷及報警（jǐng）功能；通過數值設置參數（shù），並（bìng）可自動（dòng）優化閉（bì）環參數。通過控製器可使主軸電（diàn）機具有主傳動的恒功率控（kòng）製模式（shì）。通（tōng）過ＡＮＡ 模塊，將ＣＮＣ輸出的±１０Ｖ 模擬電壓接入主（zhǔ）軸裝置，完成Ｍ０３／Ｍ０４／Ｍ０５及Ｓ功能。係統通過主軸（zhóu）編碼器，將（jiāng）其信號接入ＡＮＡ 模塊，使（shǐ）主軸能完成定向功能。
 
     ２．５．９　進給軸部分
 
     采用ＳＩＭＯＤＲＩＶＥ　６１１Ｄ 全數字式的驅動裝置，配備與電源模塊功率相匹配的電（diàn）抗器和濾波（bō）器，並配備ＳＩＥＭＥＮＳ的高性能的交流伺服電機。
 
     ２．５．１０　輔助控製部分（fèn）
 
     保留原機床的（de）輔助控製部分，其液壓係統（tǒng）、潤滑係統、冷卻係統、排屑（xiè）係（xì）統的（de）控製電機保留（liú），其執行模式不變，並由（yóu）新的ＰＬＣ進（jìn）行控製（zhì）。
 
    ２．５．１１　控製電櫃
 
     重新設計製作電氣控製櫃，主要低壓（yā）電器（qì）采（cǎi）用法國ＴＥ 的品牌產品和日本ＯＭＲＯＮ 的繼電（diàn）器。元件布局合理，布線有序，標牌及線號清（qīng）楚可見、不易脫落。電櫃安裝有照明燈，並（bìng）提（tí）供２２０ＶＡＣ維修電源插座及機床照明電源。按國際標準ＩＥＣ２０４－１施工。為（wéi）了使ＣＮＣ係統的工作可靠（kào）並延長其使用壽命，電櫃配備一個溫度控製器（qì）。
 
     ２．５．１２　操作部分
 
     重新設計（jì）製造操作箱（xiāng），ＣＮＣ係統的顯示屏安裝在操（cāo）作箱上。操作箱安裝在機（jī）床的走台（tái）上（shàng）。操作箱外（wài）形美觀（guān）大（dà）方，強度高，防塵性（xìng）好。操作箱內低壓（yā）電氣元件選用質量可靠的名（míng）牌廠家產品。元件布局合理，布線有（yǒu）序，標牌（pái）及線號清楚可見、不易脫落。嚴格按照按國際標準ＩＥＣ２０４－１施工。
 
     ２．５．１３　低壓電器
 
     該數控機床的電氣係統的主要（yào）低壓電器采用施耐德ＴＥ係列產品，小型繼電器采用日本ＯＭＲＯＮ的（de）產品，其它低壓電器則采用（yòng）國內知名品牌。
 
     ２．５．１４　床身電氣部分
 
     對床（chuáng）身上全部電氣元件進行檢修，更換床身上損壞的電線電纜接插件及接線端子。選用質量可（kě）靠（kào）的名牌廠家產品。保（bǎo）留原清洗床身接線盒及拖鏈。按國家（jiā）標（biāo）準ＧＢ５２２６．１－２００２施工。２．６　位置精度（dù）（見表１）
 
 
                                                                    表１　位置精度
                           

     ３　、結　語
 
 
     改造後加工效率照改造前提高一倍以上，性能（néng）與新購置同規格數控鏜銑床相當（dāng），改造費用隻相當購置同樣配置新數控鏜（táng）銑床費用的（de）１／２以下。提高了公司大型設備數控化的水平，擴（kuò）大（dà）了產品加工承製範圍（wéi），提高了產品加工精度（dù），提高了加工效率，創造了良好的經濟效益。