機床數(shù)控改造探討

發(fā)布于：02-11

我國作為機床大國，為了提高機床的數(shù)控化率，對普通機床進行數(shù)控改造不失為一種良策。一些發(fā)達國家如德國、美國、日本等就非常重視對舊機床的改造，而且已形成了一個完善的產(chǎn)學研結合的改造體系。由于技術的不斷進步，機床改造已成為一個永恒的課題。我國應在這方面加大宣傳力度，走出一條適合我國國情的機床的數(shù)控改造之路。 ?一、機床數(shù)控改造的意義 ?1．節(jié)省資金。機床的數(shù)控改造同購置新機床相比，一般可節(jié)省60%~80％的費用，大型及特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結構進行徹底改造升級，也只需花費購買新機床60％的費用，并可以利用現(xiàn)有地基。 ?2．性能穩(wěn)定可靠。因原機床各基礎件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應力變形而影響精度。 ?3．提高生產(chǎn)效率。機床經(jīng)數(shù)控改造后，即可實現(xiàn)加工的自動化，效率可比傳統(tǒng)機床提高3~7倍。對復雜零件而言，難度越高，功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費用，而且可以縮短生產(chǎn)準備周期。 ?二、機床數(shù)控改造的方案 ?1．數(shù)控系統(tǒng)的選擇 ?數(shù)控系統(tǒng)是機床的核心，在選擇時，要對其性能、經(jīng)濟性及維修服務等進行綜合考慮，五金機械模具網(wǎng)金機通提示盡量選用名牌產(chǎn)品。根據(jù)被改機床的結構、性能及被加工零件的精度來選擇數(shù)控系統(tǒng)。既要功能相匹配，又要盡量減少過剩的數(shù)控功能。這樣一方面可避免資金浪費，另一方面也可避免因數(shù)控系統(tǒng)復雜而增加的故障率。 ?目前數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型：步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)；異步電機或直流電機拖動光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)；交／直流伺服電機拖動編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其中步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)，其伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。該系統(tǒng)位移精度較低，但結構簡單、調試維修方便、質量穩(wěn)定可靠、成本低、抗干擾性能強、對環(huán)境室溫要求不高，易改裝成功。適用于精度要求一般的中小型機床的改造，也是目前數(shù)控改造中應用最為廣泛的一種。金機通提示，異步電機或直流電機拖動光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)控制精度高，但在結構上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，工作量大，成本也高，調試困難，一般不采用。交／直流伺服電機拖動編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，其精度介于前二者之間，結構與調試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單，適用于控制精度要求較高的大、中型機床的改造。 ?2．機械部分改造 ?機床數(shù)控改造后應達到較高的靜動態(tài)剛度，為此要求運動副之間的摩擦系數(shù)小、傳動無間隙、功率大，并且便于操作和維修等。 ?對數(shù)控車床來說，導軌除應具有原精度外，還要有良好的耐摩性和小的摩擦阻力。目前多使用在原導軌上粘接聚四氟乙烯軟帶，能防爬，并具有自潤滑性，可提高導軌壽命，工作量小、周期短、費用低。 ?傳動鏈的精度受傳動絲杠和齒輪副的影響。滑動絲杠價格低，但難以滿足精度要求較高的零件加工；金機通提示，當滾珠絲杠摩擦損失小，傳動效率可在90％以上，傳動靈敏、精度高、壽命長，且可以降低電機啟動力矩，可滿足較高精度零件的加工要求。 ?為保證傳動精度，數(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高，要達到無隙傳動。金機通提示，消除齒輪副的傳動間隙有柔性調整法和剛性調整法兩種。柔性調整法結構復雜，傳動剛度低；剛性調整法傳動剛度高，結構簡單。 ?三、機床數(shù)控改造實例分析 ?現(xiàn)以經(jīng)濟型數(shù)控車床為例說明改造要點。 ?1．選擇數(shù)字控制系統(tǒng)。進口數(shù)控系統(tǒng)有日本Fanue、德國Siemens、美國MCS-8051系統(tǒng)等。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)主要有華中數(shù)控、廣州數(shù)控系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)均有直線插補、圓弧插補、車公／英制螺紋、刀具補償、間隙補償、刀具自動轉位等功能，性能穩(wěn)定，價錢適中，操作面板簡單直觀，有啟動鍵、暫停鍵、單段／連續(xù)開關、連續(xù)進給鍵、急停鍵、鍵盤、顯示屏等。不但控制弱電，而且對主軸變速、刀架轉位、主軸啟停與換向及其他一些輔助性動作也能通過指令控制。 ?2．滾珠絲杠副改造。為了實現(xiàn)絲杠無隙傳動，應將原機床的滑動絲杠改換成滾珠絲杠副。此項不屬必改項，如對機床精度要求不高時，可以通過預緊原螺母的方法消除傳動間隙。 ?3．步進電機選用。金機通提示，車床在進給傳動部分改造時要拆除機械傳動機構，代之以步進電機經(jīng)齒輪或同步帶、減速驅動絲杠，帶動刀架移動?？v向步進電機固定在床身上，橫向步進電機固定在床鞍上。如步進電機的轉矩足夠大及結構許可的情況下，也可以不用減速驅動機構，由步進電機直接與滾動絲杠相連。 ?4．自動刀架安裝。將原車床的刀架換成自動轉位刀架。臥式車床自動轉位刀架最常見的型式是螺旋型四轉位刀架，拆除小拖板后將刀架調整好高度安裝在中拖板上，由數(shù)控系統(tǒng)直接控制，效率高，工藝性能可靠。 ?5．安裝光電編碼器。加工螺紋時為了保證步進電機進給與主軸的旋轉相配合，切削出固定螺距、固定起點、多頭螺紋等量分度的螺紋，通常在主軸尾部安裝增量式光電編碼器。金機通提示，切制螺紋時，編碼器與主軸同步旋轉，同時發(fā)出與主軸轉角相對應的脈沖信號，控制刀架縱向移動。 ?6．導軌改造。為防進給部件爬行，影響運動平穩(wěn)性和定位精度，可采用兩種方法，一種是將原導軌貼軟帶；另一種是改為滾動導軌。當機床精度要求不高時，一般不做導軌改造。 ?7．主軸變速機構。主軸變速改造一般采用交流異步電動機變頻調速系統(tǒng)，由CNC控制變頻器、變頻器驅動交流異步電動機實現(xiàn)自動無級變速。在自動化程度要求不高的情況下，機床主軸變速部分可不做改動，這樣可大大降低改造成本。



信息來源：金銘國際機械模具展覽公司