普通車床如何進(jìn)行數(shù)控化改造？

引言：隨著制造業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高，機(jī)床數(shù)控化率相應(yīng)提高。利用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)車床進(jìn)行數(shù)控化改造，對(duì)提高生產(chǎn)效率、保證加工質(zhì)量、進(jìn)一步提高車床設(shè)備的先進(jìn)性，不僅具有可行性，還具有經(jīng)濟(jì)性。本文就車床的數(shù)控化改造談幾點(diǎn)看法。

       普通機(jī)床的數(shù)控化，就是在盡量保留利用原有機(jī)床的功能的基礎(chǔ)上，添加新的功能，提高其機(jī)械性能以提高機(jī)械生產(chǎn)的效率。一般來說機(jī)床數(shù)控化改造主要有以下幾方面的內(nèi)容:對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行檢修，盡量恢復(fù)原有功能;在原有機(jī)床上加裝控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化;對(duì)其機(jī)械部件進(jìn)行改造和加工，以提高其加工精度。

       下面從以下幾個(gè)方面對(duì)普通機(jī)床的數(shù)控改造進(jìn)行闡述:

       ( 一 ) 數(shù)控系統(tǒng)

       我們可以根據(jù)車床的現(xiàn)狀和使用要求選擇控制系統(tǒng)。首先我們要認(rèn)識(shí)到不同系統(tǒng)的不同功能和所產(chǎn)生的利弊。

       (1 )開環(huán)控制系統(tǒng)：開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是沒有反饋裝置，所以不能及時(shí)的糾正偏差，由此帶來了控制精度差的缺點(diǎn)。不過系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低廉。

       (2 )閉環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是裝有反饋裝置，通過偏差信號(hào)來調(diào)整輸出。這樣系統(tǒng)可以消除工作中的各種誤差及產(chǎn)生干擾，提高加工精度。但是相對(duì)成本有所提高，環(huán)境要求較高，這樣就提高了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試成本。

       (3 )復(fù)合控制系統(tǒng)：復(fù)合控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是在閉環(huán)控制基礎(chǔ)上，附加一個(gè)輸入信號(hào)的順饋通路。復(fù)合控制對(duì)自身零件的要求很高，因此提高了成本，但是在保持閉環(huán)控制的加工精度的基礎(chǔ)上，也很好的保持著開環(huán)控制的穩(wěn)定性。

       進(jìn)行選擇時(shí)，對(duì)于要求不是很高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，應(yīng)選用開環(huán)控制;對(duì)于一些精度要求高的鏜銑床、超精車床、超精銑床等，應(yīng)用閉環(huán)控制;對(duì)于一些既要就加工精度又要就系統(tǒng)穩(wěn)定的機(jī)床，應(yīng)用復(fù)合控制系統(tǒng)。

       其次在確定了控制系統(tǒng)的類型后適當(dāng)?shù)倪x擇控制制造商，世界上性能及信譽(yù)較好的有西門子(德國)、發(fā)那科(日本)、三菱(日本)、N U M (法國) 、F A G O R ( 西班牙)等。詳細(xì)了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)及性能價(jià)格比等指標(biāo)，選擇適用的產(chǎn)品。

      ( 二 )機(jī)械部分的改造。

       (1 )滑動(dòng)導(dǎo)軌副。對(duì)數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除了應(yīng)該具有臥式車床導(dǎo)軌的精度和工藝性外，還要有良好的耐磨性，并減少因摩擦力而致死區(qū)。同時(shí)還要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤滑。一般臥式車床的導(dǎo)軌材料為HT200，機(jī)床改造時(shí)可在原床鞍下滑面經(jīng)機(jī)械加工后貼一層聚四氟乙烯軟帶。聚四氟乙烯軟帶與鑄鐵配合時(shí)，具有良好的減磨性能，動(dòng)摩擦因數(shù)約為鑄鐵的1/8～1/3，能有效地防止機(jī)床的爬行。此外，床鞍與床身、中滑板與小滑板應(yīng)接觸均勻，接觸面積不應(yīng)小于70%，接觸點(diǎn)數(shù)不應(yīng)小于10點(diǎn)/cm2，這是保證加工精度和尺寸一致性的關(guān)鍵之一。

       (2 )絲杠傳動(dòng)副。一般數(shù)控車床或數(shù)控系統(tǒng)要求采用滾珠絲杠副傳動(dòng)，目的是為了提高機(jī)床的進(jìn)給精度，減小傳動(dòng)副的摩擦阻力。根據(jù)JB/T 2886—2008絲杠精度標(biāo)準(zhǔn)可知，滾珠絲杠分為九級(jí)。臥式車床使用的是7級(jí)精度的滑動(dòng)絲杠。將3級(jí)精度的滾珠絲杠與7級(jí)精度的滑動(dòng)絲杠比較，從精度來講，二者的差異并不大，因此建議選用3級(jí)滾珠絲杠來替換原有絲杠。這樣的好處是傳動(dòng)速度快，反向靈敏，精度較高，所需轉(zhuǎn)矩小。

       (3 )拖板系統(tǒng)。拖板的運(yùn)動(dòng)是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象，不論是點(diǎn)位控制還是連續(xù)控制。被加工零件的最后坐標(biāo)精度將受拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響，尤其是用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)元件的開環(huán)系統(tǒng)更是如此。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運(yùn)動(dòng)，而沒有位置檢測(cè)和反饋，故實(shí)際移動(dòng)值和系統(tǒng)指令值的差別造成加工誤差。因此，除了床鞍、中滑板（小滑板已被取消）配合精度要求較高外，在傳動(dòng)裝置的布局上還應(yīng)采用減速齒輪箱來提高傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)精度（分辨率為0.01mm）。

       (4 )主軸同步傳感器。主軸同步傳感器的作用就是傳遞信息給數(shù)控裝置，保持主軸的速度和刀架進(jìn)給量一致。安裝時(shí)要求機(jī)床主軸轉(zhuǎn)一圈，傳感器也要轉(zhuǎn)一圈，這樣才能保證發(fā)給數(shù)控裝置的信號(hào)準(zhǔn)確，車削螺紋時(shí)不亂扣。

       (5 )車刀刀架的改造。將原來的小滑板拆掉，改用四刀位的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架或盤式回轉(zhuǎn)刀架，數(shù)控系統(tǒng)最多能控制4～12把車刀，可順時(shí)針連續(xù)換刀。

       最后，改裝完成后要對(duì)所改裝的機(jī)床進(jìn)行測(cè)試，通過生產(chǎn)能力和生產(chǎn)精度的檢測(cè)來檢驗(yàn)改裝后的機(jī)床是否滿足了改裝的要求，對(duì)機(jī)床進(jìn)行批量檢測(cè)時(shí)，要確定各項(xiàng)指標(biāo)都在指定范圍內(nèi)。測(cè)試人員必須按照確定好的步驟和準(zhǔn)則來進(jìn)行操作，在測(cè)試過程中，要進(jìn)行隨時(shí)記錄，在確認(rèn)安全系統(tǒng)正常的情況下，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)一一進(jìn)行測(cè)量。