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鏜床電（diàn）氣控製係統數字化改造

2017-4-7 來源：齊齊哈爾二機床集團有限公司作者：賈（jiǎ）英（yīng）明

摘要：鏜床（chuáng）是機械加工中常用的一種機床設備。普通鏜床控製係統中由於沒（méi）有誤差補償（cháng）功（gōng）能，所以隻能靠本身精（jīng）度來保證加工零件精度。對普通鏜床進行控（kòng）製係統的數（shù）字（zì）化（huà）改造是一種提高機床（chuáng）精度（dù）、改善控（kòng）製過程的有效方法。

關鍵詞：鏜床；控製（zhì）係（xì）統（tǒng）；數（shù）字改造

1.數控改造的必要性

目前，部分機械製造（zào）企業仍（réng）廣泛使用傳統的普通機床，雖然它能在一定範圍內滿足單機和（hé）自動生產線（xiàn）的需要，但由於其控製係統是以繼（jì）電器、接觸器的硬連接為基礎，技術上比（bǐ）較落後，直接影響了產品質量和生產效率。鏜床雖具有主軸轉速高、調速範圍寬等優勢，但鏜床的電氣控製係統存在線路複雜、故障（zhàng）率高、維護工作量大、可靠性（xìng）差（chà）、靈活性差等（děng）缺點，給生產與維護帶來諸多不便甚至嚴重影響生產（chǎn）。對鏜床傳統的電氣控製係（xì）統進行數字化改造, 在生產（chǎn）線上（shàng）可明顯（xiǎn）提高生產效率和經濟效益，可保證機床控製的（de）快速性、準確性、合理性,更好地滿足實（shí）際生（shēng）產的需要。使用 PLC 改造鏜床電氣係統（tǒng）後，去掉了原機床的 5 隻中間繼電器，中間硬件環節的（de）減少使線路簡化，電氣故障減少，生（shēng）產效率得到明顯提高。

2.機床數控化改造常用（yòng）方案

（1）普通機床（chuáng）的數顯改造。就是（shì）在機床控製係統中加裝數顯裝置，這樣可以（yǐ）顯示坐標（biāo）軸的運動坐標，提高操作者對機床控製能力。

（2）普通機床的 CNC 化。在普（pǔ）通機床加數控係統（tǒng），改造成NC 機（jī）床、CNC 機床，進給軸（zhóu）采用伺服控製裝（zhuāng）置和伺服電機，這種改造比較複雜，機床改造後實現數（shù）字控製，封閉或半封閉控製係統可以有效提高機（jī）床進給精度和自動化程度。

（3）機床翻新。為提高精度、效率（lǜ）和自動化程度，對機床（chuáng）的機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢複原（yuán）精度；對（duì）其不滿足（zú）生產要（yào）求的 CNC 係統以最新 CNC 技術進行更（gèng）新。

（4）技術更（gèng）新（xīn）或技術創新。為提高性能、檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，建立 FMS 計算機柔（róu）性製造單元和計算機集成製造，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造（zào）。

3.鏜床數字化改造內容（róng）

鏜床的主要結構如圖 1 所示。鏜床主要用於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、坐標鏜床、金剛（gāng）鏜床等。臥式鏜床的用途很廣，除了對各種複雜的大型工件如箱體零件（jiàn）、機體等的鏜孔以外，還可以（yǐ）完成鑽孔、擴孔、鉸孔、車削內（nèi）外螺紋、車外圓柱麵和端麵、用（yòng）端銑刀與圓柱（zhù）銑刀銑削平麵等多種（zhǒng）工序。因此在這種鏜床上，工件一次安裝後，即能完成大部分表麵（miàn）的（de）加工，有時甚至可以（yǐ）完成全部的加工，特別是在加工大型及笨重的工件時具有優勢。

1.支承（chéng）架；2.後立柱；3.工作台；4.9 軸；5.平旋（xuán）盤；6.溜（liū）板（bǎn）；7.前立柱；8.主（zhǔ）軸箱；9.後尾筒；10.床身；11.下滑座；12.上滑座

圖 1 鏜床的主要結構

普通鏜床的控製過程為（wéi）了適應各種工件的加工工藝要求，主軸旋轉和進給都應有較大的調速範圍（wéi）。因此，采用雙速籠型異步電動機 M1 作為主拖動電動機，並采用機電聯合調速，這樣既擴大了調速範圍又使機床傳動機構簡化。進給傳動和主軸及花盤旋轉采（cǎi）用同一台電動機拖動，由於進給運動有幾個方（fāng）向（主軸軸向、花（huā）盤徑向（xiàng）、主軸垂直方向、工（gōng）作台橫向、工作台縱向），所以要求電動機能正反轉（zhuǎn），並（bìng）有高、低速度選擇。高速運轉應先低速起動，各方向的進給應有電氣聯鎖。進給方向均能快速移動。為適應調整需要，機床采用另一台快速電動機 M2 拖動，要（yào）求主拖動電動機應能正反向點動，並（bìng）且帶有製動（dòng）。為此，該機床采用（yòng）電磁鐵帶（dài）動的機械製動（dòng）裝置。

（1）主軸的改造。

目前，數控機（jī）床的主傳動電機已經基本不再采用普通的交流異步電機或傳統的直流調（diào）速電機，它們已（yǐ）逐步被新型的交流調速電機（jī）和直流調速電機所代替。數控機床的主傳動要（yào）求較大的調速範圍（wéi），以保證加工時能選用（yòng）合理的切（qiē）削用量，從而獲得（dé）最佳的生產率、加工精度和表麵質量。數控機床的變速是按照控製指令自動進（jìn）行的，所以可采用變頻係統。

（2）進給軸的改造。

進給傳動的要求一般為：高精度（dù），即高的定位精度和重複定位精度以及加工零（líng）件（jiàn）的綜合精度；高品質,即響應快、頻帶寬、動靜態速降小、調速範圍（wéi）寬；高速（sù）度，能快速定位以提高效率；大功率，即（jí）能輸出大的力矩和功率以（yǐ）滿足加工要求。可采用交流伺服電機。

（3）潤滑係統（tǒng）改造。

對於潤滑部分普（pǔ）通機床的潤滑就可以，若要進一步數字化可以把（bǎ）手（shǒu）動潤滑泵改為（wéi）電子潤滑泵（bèng）有CNC 及 PLC 控製。

（4）機床防護係統改造。

數控機床在外觀上與普（pǔ）通機床的最大（dà）區別在於安全防護，數控機床外都（dōu）有一層防護板主要是保（bǎo）證操作（zuò）者（zhě）的安全，如在加（jiā）工鑄鐵工件時由於鑄鐵件的特性加工時會導致鐵屑飛濺，尤其是數控機床的高速加工，所以在數控機床的外層都（dōu）有防護。防護裝置的觀（guān）察部分用可用透明樹脂材料，其餘部分（fèn）可用鋁板或薄鐵（tiě）板。

（5）電氣係統改（gǎi）造。

普通機床的電氣（qì）部分簡單，主要是通過操作者的操作來進行加工，而數控（kòng）機床的電氣部分複雜需（xū）要安裝配電櫃，建議采用正規數控係統。國內主要使用日本FANUC 係統（tǒng）或是德國的 SIEMENS 的係統，而對於經濟型的也可（kě）用國產係統，或是單片機來代替主係統（tǒng）。控（kòng）製係統現在一般采用（yòng） PLC（可編程控製器）來進行控製，PLC 具有靈活、通用、控（kòng）製功能可變等（děng）優點。

4.結語

通過改造的數字控製鏜床，在設計上要達到：有高的靜動態剛度；運動副（fù）之間的摩擦係數小，傳動無間隙；功率（lǜ）大；便於操作和維修。機床（chuáng）數控改造時應盡量達到上（shàng）述（shù）要求。不能認為將（jiāng）數控裝置與普通機床連接在一起就達到了（le）數（shù）控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其（qí）達到設計要求（qiú），才（cái）能獲得預（yù）期的改造目的。

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