普通車床改造設(shè)計為數(shù)控機床案例
2020-12-17 來源：- 作者：趙一平
摘要：近些年伴隨我國改革開放的巨大浪潮，我國的各行各業(yè)得到了蓬勃且顯著的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也創(chuàng)造出了前所未有的進步，由此也帶動了我國工業(yè)的大踏步發(fā)展。而工業(yè)的核心便是機床的發(fā)展，這些年伴隨黨中央的大力扶持，我國的機床制造業(yè)得以持續(xù)且良性的進步和創(chuàng)新，同時在加工領(lǐng)域?qū)τ跀?shù)控機床的需求也在逐年的攀升，因此對傳統(tǒng)的普通車床進行數(shù)控化機械改造就成為了必然的發(fā)展趨勢。不過在具體的普車向數(shù)控改造的進程中，會出現(xiàn)許多問題影響改造的發(fā)展，譬如：電機參數(shù)與機床不匹配、數(shù)控系統(tǒng)不符合機床要求等，這些問題就嚴(yán)重的影響著機床的精度，以及機床改造的良性發(fā)展。所以為了進一步的確保機床在改造后擁有較高的使用精度及使用功能，對其改造進程進行分析是必然的，也是必要的。
關(guān)鍵詞：普通車床；機械結(jié)構(gòu)；數(shù)控化改造
0 引言
必須承認(rèn)的是，車床是目前機加領(lǐng)域中最為重要的加工設(shè)備。伴隨我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，機加領(lǐng)域在快速的創(chuàng)新和改革，數(shù)控車床的出現(xiàn)逐漸的取代了傳統(tǒng)的普車，可是一些行業(yè)中仍然有普車在使用，究其原因主要是因為一些維修加工必須要用到普車，譬如：船舶維修、汽車維修等，并且因為數(shù)控車床加工的工時相對較高，一些企業(yè)因此還是在沿用普車進行工作。正因如此就需要對普車進行機械部分的數(shù)控化改造，以便提升普車的加工效率和工作能力。
1、車床數(shù)控化改造的必然性
相對傳統(tǒng)的普通車床來說，使用數(shù)控車床可以對復(fù)雜的零件進行快速的加工，同時可以最大程度的提升機床的加工效率，并且進一步的確保了零件的加工精度。必須承認(rèn)的是通過數(shù)控機床加工出來的零件精度更高、光潔度更好、零件成品率高，并且使用數(shù)控機床還可以與自動線、機械手進行組合生成高效的自動化生產(chǎn)線，可以將多個分散的工序進行有效的集中，進一步的降低了零件在搬運過程中，所浪費的生產(chǎn)時間，同時還可以進行自主的故障警報，以及總線控制等，其不但降低了人工的成本，同時也減少了企業(yè)在人員和物資上的不必要的投入。同時伴隨工業(yè)領(lǐng)域信息技術(shù)的不斷提升，數(shù)控機床的核心地位也在不斷的攀升，必須承認(rèn)的是，數(shù)控機床將是未來加工領(lǐng)域的主導(dǎo)設(shè)備。而相對普通車床來說，因為能夠操作其車削的工人越來越少，并且工作效率相對低下，所以期望進行普車數(shù)控化機械部分改造的企業(yè)和個人也在不斷的增多，鑒于此種情況，進行車床數(shù)控化改造將是在很長一段時間內(nèi)，在機加行業(yè)中，必然會進行、必然會出現(xiàn)的一項改造工作。
2 、車床數(shù)控化改造的特點
2.1 確定改造方案
具體來說進行普車改造方案制定，是需要依據(jù)機床在使用過程中存在的問題來進行制定的。必須明確的是，在進行機床改造過程中，應(yīng)該有明確的改造針對性，盡力的保證其機床的改造符合相關(guān)生產(chǎn)單位的具體實際需要。在進行實際的普車改數(shù)控的過程中，絕大部分的基礎(chǔ)零件和許多的機床傳動部件是不需要進行更替的，可以將這些零件進行清理和維修，要盡量的保證減少不必要的成本投入和資金使用，同時還應(yīng)該盡量的將改造的時限進行縮短，以便機床使用方可以盡快的進行生產(chǎn)。
2.2 要適應(yīng)多種場合需要
通常來說，車床的主要結(jié)構(gòu)部件都是鑄鐵制造的，其相比剛剛投入生產(chǎn)的新機床來說，鋼體穩(wěn)定性更強，因此在進行車床數(shù)控化機械部分改造的過程中，只要對一些小型零件進行修復(fù)和更替就可以進行工作了。但是必須明確的是，因為車床可以進行加工的零件種類非常多，其不單單有軸類、盤類、套類零件，還會涉及到各種畸形鑄件等零件，所以進行改造的普通車床，在進行改造結(jié)束后需要滿足多種復(fù)雜零件的加工需要，以便廠家可以開拓加工市場。所以在進行在進行車床數(shù)控化機械部分改造的過程中，要增加科技的知識和力量，讓先進的科技融入到改造車床當(dāng)中，讓其擁有更新鮮的血液，以及先進的功能。
3 、車床數(shù)控化改造
3.1 對車床床身和導(dǎo)軌的改造
目前我國的普車其床身材質(zhì)都為鑄鐵，而在進行改造的過程中，為了提升其導(dǎo)軌的基本精度，可以在其床身導(dǎo)軌上進行貼塑處理，貼塑采用的是塑料軟帶，其不僅可以提升床身導(dǎo)軌的潤滑性能，同時期導(dǎo)軌在進行保持進給時將會更加的流暢和方便，進一步的提升了機床的使用精度。另外如果客戶經(jīng)濟條件允許的話，還是可以建議客戶使用滾動導(dǎo)軌為宜，因為滾動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，并且精度和剛性高，同比硬軌來說具有得天獨厚的優(yōu)勢。
3.2 滾珠絲杠的改造
滾珠絲桿是由滾珠、絲桿主體、回型珠管等組成，其主要作用是將機床床鞍的回轉(zhuǎn)行動轉(zhuǎn)變成為直線的行動。因此在進行改造的過程中，采用滾珠絲桿可以有效的提升普車的進給效率，讓普車的保持進給更加的順暢和平穩(wěn)。同時因為滾珠絲桿在行駛的過程中，振幅較小，因此其不會受到太大的阻力。但是必須說明的是，在進行改造過程中，需要對絲桿的直徑、長短，以及廠家進行嚴(yán)格的篩選，避免出現(xiàn)采購?fù)辏诟脑飕F(xiàn)場不能正常使用的情況。
3.3 主軸傳動系統(tǒng)的數(shù)控化改造
普車的主軸傳動結(jié)構(gòu)是由電機帶動皮帶，進而又皮帶又帶動Ⅰ軸，Ⅰ軸在通過齒輪傳導(dǎo)帶動主軸轉(zhuǎn)動，所以在進行改造的過程中，要盡量的不對主軸箱以及主軸傳動機構(gòu)進行改動。因此可以采用雙或四速的電機替代原有電機，以便增強主軸傳遞扭矩的能力。同時為了實現(xiàn)自動車削螺紋加工，還需要增加主軸編碼器，通常來說是將主軸編碼器安裝在主軸箱后部，主軸尾部旁邊，并采用與主軸尾部上帶輪同樣大小的帶輪，帶動主軸編碼器，如此就可以實現(xiàn)主軸和編碼器同步運動了。
表 1 機床檢測與調(diào)試的基本項目和明細(xì)
3.4 車床進給系統(tǒng)的數(shù)控化改造
在進行車床進給系統(tǒng)的改造過程中，其實是與數(shù)控系統(tǒng)安裝進行配合的，通常主要是加裝與數(shù)控系統(tǒng)自帶的伺服電機相匹配的電機座。必須注意的是在安裝過程中，一定要對電機和軸承座進行打表檢測，避免出現(xiàn)偏心等情況出現(xiàn)。
圖 1 普車改數(shù)控后使用效果圖
4 、機床精度、質(zhì)量檢測與調(diào)試
4.1 精度調(diào)試
車床機械結(jié)構(gòu)在進行數(shù)控化改造之后，必須要進行嚴(yán)格的精度檢驗和調(diào)試。通常來說數(shù)控機床精度主要表現(xiàn)在三個方面：主軸跳動、刀架精度、兩軸絲桿精度，在主軸的精度檢測環(huán)節(jié)需要通過千分表對主軸的端跳、圓轉(zhuǎn)、方向等進行打表，以便分辨其具體的精度指標(biāo)是否合格，如果出現(xiàn)不合格的情況，要進行及時的拆解，并進行再次裝配；在刀架安裝時，一定要注意刀架轉(zhuǎn)動的重復(fù)定位精度，這項精度其實是刀架自身的精度，所以如果不合格要進行刀架整體的更換；在進行兩軸的精度檢驗時，可以通過千分表對兩軸的上母線和側(cè)母線進行打表觀看，如果精度不合格要及時的對軸承座，以及絲杠托架進行調(diào)整，如果還是不合格要對兩軸部件進行整體的拆解，對各個部件進行逐一的再次檢查，并確定出問題所在進行及時的調(diào)整。另外在進行兩軸的齒輪比和反向間隙調(diào)整時，可以通過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的具體參數(shù)來進行設(shè)定。通常來說，齒輪比是依據(jù)絲杠的螺距，通過數(shù)控系統(tǒng)的實際要求計算出來的，而對于反向間隙來說，則是需要通過反復(fù)的撞表觀察來得出具體的實際數(shù)值，并輸入的數(shù)控系統(tǒng)中的相應(yīng)參數(shù)內(nèi)。必須承認(rèn)的是，調(diào)試機床精度是一個反復(fù)且需要極度耐心的過程，通常在進行機械以及電氣部分改造完工后，才進行精度的調(diào)試，并且不同型號的機床，其精度調(diào)試的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)也是不同的，所以要依據(jù)現(xiàn)場的實際情況，并根據(jù)多年的調(diào)試經(jīng)驗進行反復(fù)的精度調(diào)試，直到達到標(biāo)準(zhǔn)為止。
4.2 質(zhì)量檢測與調(diào)試
4.2.1 質(zhì)量檢測
通常來說機床的質(zhì)量檢測是指性能和功能兩方面的檢測，在進行普車數(shù)控化機械部分改造后，需要進行性能檢測的項目有：主軸方面檢測、兩軸進給檢測、機床潤滑等方面檢測。針對主軸的檢測為：手動和自動兩種；針對兩軸進給檢測為：手動、自動的快移和保持進給等檢測、兩軸限位和機床原點檢測；對數(shù)控系統(tǒng)來說，要對其基本控制功能進行測試，譬如：手動、自動、MDI 等功能能否順暢切換，刀補、圖顯、輔助功能能否實現(xiàn)等。
4.2.2 檢測與調(diào)試
所謂質(zhì)量調(diào)試與檢測主要包括四個方面：第一是空運行檢驗和調(diào)試；第二是機床基本動作調(diào)試；第三是機床基本功能調(diào)試；第四是機床加工檢測，具體介紹詳見表 1。
5 、結(jié)束語
現(xiàn)如今普車改造數(shù)控已經(jīng)成為我國普通車床發(fā)展的一個必然趨勢，因此如何能夠?qū)⒋斯ぷ鬟M行至最優(yōu)、最好，就是廣大機床制造者必須深刻思考的問題，本文就改造過程中的一些具體流程和檢測事項進行了詳盡的介紹，希望通過本文論述可以對我國車床發(fā)展，起到一定的幫助作用。
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