普通机床的数控化改造.doc

普通机床的数控化改造 【数控英才网 提供】一、机床数控化改造的必要性。 数控技术是先进制造技术的核心技术，它的整体水平标志着一个国家产业现代化的水平和综合国力的强弱，具有超越其经济价值的战略物资地位。目前我国企业机械 制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。由于我国企业大部分数控机床和数控系统依靠进口，企业承受不了巨额购置费，且易受国外的控制，另外数控机械设 备维修气力薄弱，进口的备件维修本钱高，设备完好率低，大部分进口机床数控系统已经崩溃，有的甚至在进口后还没使用就已由于各方面原因不能使用等等。因此 目前我国企业机床数控化比例极低，不到5%，各企业使用的尽大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。为节约本钱，进一步发挥 老式传统机床的功效和潜伏价值，将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。 二、机床数控化改造的分类。 机床的数控化改造可以分为以下几种： 1、其一是恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复； 2、其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床； 3、其三是翻新，为进步精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新； 4、其四是技术更新或技术创新，为进步性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地进步水平和档次的更新改造。 三、机床数控化改造的内容 下面按第三种改造方式以车床数控化改造为例，结合我公司在机床改造中的实际操纵情况介绍一下其改造的主要内容和主要结构形式。 1、进给轴的改造：普通车床的X轴和Z轴均由同一电机驱动，走刀运动经走刀箱传动丝杠及溜板箱，获得不同的工件螺距即Z轴运动；走刀运动经走刀箱传动光杆及溜板箱，获得不同 的进刀量即X轴运动。普通车床数控化改造时一般都往掉走刀箱及溜板箱，改用进给伺服（或步进）传动链分别代替，具体体现为： Z轴：纵向电机减速箱（或联轴器）纵向滚珠丝杠大拖板，纵向按数控指令获得不同的走刀量和螺距。 X轴：横向电机减速箱（或联轴器）横向滚珠丝杠横滑板，横向按数控指令获得不同的走刀量。 改造后整个传动链的传动精度在保证机床刚性的条件下，与滚珠丝杠副的选择和布置结构形式、机床导轨的精度情况等有很大的关系。 1）、滚珠丝杠副的选择和布置结构形式：普通车床大多采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动。另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等 等，在进行普通机床数控化改造时往往都将其更换为滚珠丝杠副。滚珠丝杠副有以下一些特点：摩擦损失小，传动效率高，可达0.900.96；若使用的丝杠 螺母预紧后，可以完全消除间隙，进步传动刚度；摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，消息摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象；磨损小、寿 命长、精度保持性好。但应留意，由于滚珠丝杠副不能自锁，有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，或将直线运动转换为旋转运动，因此丝杠立式和倾斜使用 时，应增加制动装置或平衡装置。 2）、机床导轨：普通车床导轨大多采用的是滑动导轨，其动、静摩擦系数大，在使用一段时间后都会有不同程度的磨损，对机床传动精度和其保持性带来很大的影响。因此在对其进 行数控化改造的同时必须针对机床导轨状况进行必要的检验处理，对于磨损较严重的更要进行大修，即进行磨削、淬火、贴塑、配刮等处理，同时采用公道的润滑， 充分保证其精度。 3）、电机与丝杠的联接：在满足机床要求的条件下，为减少中间环节带来的传动误差，我们多将电机与丝杠副通过联轴器直接联接，这要根据改造中实际情况来定。一般对于小型车床如 C6116型，由于空间尺寸有限，特别是X轴，电机与丝杠副不能直联，多采用齿轮副或同步带论来传动；对于大型车床如C6150,床身长5米的车床，由于 丝杠较长，直径较大，除了要考虑传动力的题目，还要考虑其低速性能及加减速惯量匹配的题目，往往电机都要通过几级减速来传动。无论是采用齿轮还是同步带论 来传动，其传动间隙的消除是比较关键的。齿轮传动中常用的方法有错齿消隙法、偏心轴调整法等等，同步带论传动中多采用调整中心距或张紧轮消隙法。 2、主轴部分的改造 车床主轴带动工件以不同转速旋转是车削加工中的主运动，消耗机床大部分动力。普通车床由主电动机经皮带传动，经主轴变速箱带动主轴旋转，主轴箱经手动或自 动变速获得（924）级转速，通过电磁或液压离合器操纵主轴的变速和正反转；而数控车床主轴箱由电主轴或传统机械主轴单元加变频电机和变频器组成。普通 车床在数控化改造时大部分情况下保存原主轴箱，不做改动或少做改动。 3、刀架部分的改造：目前数控车床刀架基本为电动刀架，其特点是定位更正确、迅速。老式传统车床刀架多为手动、液压驱动或少部分的电动，改造时可以根据需要对其加以更换。 电动刀架可分为卧式转塔刀架（一般安装812把刀）和立式电动刀架，立式电动刀架有四工位（或六工位），其中每一种刀架又有抬刀刀架（两端齿盘）和免抬刀刀架（三端齿盘）之分。卧式转塔刀架价格相对较贵，改造中常用立式四工位电动刀架。 4、 润滑部分的改造：老式传统车床除主轴箱外，导轨、丝杠副、光杆等多用油枪定期注油润滑和油脂润滑，这对机床的导轨、丝杠副等的精度保持很不利，在同等驱动下机床运动的稳定性、灵活性也差一些。 5、机床防护：机床改造后整个防护分局部防护、半防护和全防护三种。 四、机床数控化改造的联调：机床安装、系统各参数按要求设置完成之后，在机电联调时还需完成各种动作试验、功能试验、空运转、负荷试验，检验机床数控化改造后是否满足要求。 1、 空运转前的检查：通电前机床外观检查（检查机床各部位的装配质量，使他们能在通电后正常工作）。 （1）重要固定结合面应紧密贴合，用0.03塞尺检查时应该插不进，滑动导轨面的端部用0.03塞尺检查深度小于20mm。重要固定结合面为床头箱与床身 的结合面，转塔刀架底座与滑板的结合面，尾座体与尾座底板的结合面，床身与床身（拼结床身）的结合面，镶钢导轨与基础件的结合面等。 （2）仔细检查各个箱体及各个运动部件是否按要求加油，箱体中的油平面不得低于油标线以下。冷却箱中是否有足够的冷却液，液压站、自动间歇润滑装置的油是 否到油位指示器规定的油位，电器控制箱中的各开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否到位，通电启动集中润滑装置使各润滑部位及润滑油路布满润滑油。 4、 空运转试验 （1）主运动机构运转试验：在不切削状态下，试验主轴运转时间的温度变化和空载功率。机床主运动机械由低、中、高三档转速，有级变速为全部转速运转时间不少于2分钟，在最高转速段不得少于1小时，使主轴轴承达到稳定温度。检查主轴轴承的温度不超过70。 （2）连续空运转试验 ：用数控程序指令全部功能做（不切削）连续运动和回转试验。其运动时间不大于15分钟。每个循环终了停车，并模拟松卡工作，停车不超过一