提高數(shù)控機(jī)床改造精度方法探討

蘭通聯(lián)

摘 要:數(shù)控機(jī)床的改造在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣,對(duì)于數(shù)控機(jī)床改造的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,并在此基礎(chǔ)上對(duì)提高數(shù)控機(jī)床改造的精度的常見的幾點(diǎn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,對(duì)數(shù)控機(jī)床的改造具有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞:數(shù)控;機(jī)床;精度

中圖分類號(hào):TG659文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3198(2009)16-0281-01

0 前言

前幾年,我國(guó)很多單位從國(guó)外引進(jìn)了很多中高檔數(shù)控機(jī)床,有的服役期滿,有的不能正常工作,處于閑置,造成巨大資源浪費(fèi)。這些機(jī)床共同之處在于機(jī)械部分基本完好,精度較高,主要是由于數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題而又難以購(gòu)置配件,不能滿足正常生產(chǎn)的需要和現(xiàn)代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)控化改造,只需幾十萬元就能發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用,而購(gòu)置一臺(tái)新的同性能的數(shù)控機(jī)床則需要幾百萬甚至上千萬的資金,因此,對(duì)我國(guó)來說數(shù)控機(jī)床的數(shù)控化改造具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益,非常迫切。文章基于此在論述了數(shù)控機(jī)床改造特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)于常見的提高數(shù)控機(jī)床改造精度的措施進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述。

1 數(shù)控機(jī)床改造的特點(diǎn)

數(shù)控改造技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,這主要是由于數(shù)控改造有以下幾方面突出特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):

(1)投資額少、交貨期短同購(gòu)置新機(jī)床相比,一般可以節(jié)省60%-80%的費(fèi)用,改造費(fèi)用低,特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造,只是新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的1/3,交貨期短。即使有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動(dòng)交換裝置的制造與安裝過于費(fèi)工、費(fèi)錢,改造成本也高2-3倍,但與購(gòu)置新機(jī)床相比,也能節(jié)省投資50%左右。

(2)機(jī)械性能穩(wěn)定可靠所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而兼顧的鑄造構(gòu)件,而不是那種焊接構(gòu)件,改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好,可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。

(3)熟悉了解設(shè)備、便于操作維修購(gòu)買新設(shè)備時(shí),不了解新設(shè)備是否滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計(jì)算出機(jī)床地加工能力,另外,由于多年使用,操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短,見效快。改造的機(jī)床一安裝好,就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

(4)可采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度,及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備地自動(dòng)化水平和效率,提高設(shè)備和檔次,將舊設(shè)備改成當(dāng)今水平的機(jī)床。充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購(gòu)置新設(shè)備時(shí)那樣需要重新構(gòu)筑地基。因此可節(jié)約費(fèi)用,降低改造成本,同時(shí)也可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

(5)提高產(chǎn)品質(zhì)量和工效可以解決復(fù)雜零件的加工精度控制,加工的產(chǎn)品尺寸一致性好、合格率高、廢品率的、生產(chǎn)效率高。如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,一般可提高工效3-7倍。對(duì)復(fù)雜零件而言,難度越高,提高的工效越明顯。此外還可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工人素質(zhì)促進(jìn)科技成果的普及和應(yīng)用,為“體力型”向“智能”轉(zhuǎn)變創(chuàng)造條件。

2 提高數(shù)控機(jī)床改造精度的常見方法

數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)上要達(dá)到高的靜動(dòng)態(tài)剛度,運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小,傳動(dòng)無間隙,功率大;便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求,還應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求,才能獲得預(yù)期的改造目的,常見的機(jī)床改造方法如下。

2.1 修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度

導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向與承載。導(dǎo)軌在空載和在切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí),都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。是機(jī)床幾何精度的基礎(chǔ),所以,機(jī)床在改造時(shí),為了達(dá)到預(yù)期的精度要求,往往必須修復(fù)導(dǎo)軌精度。對(duì)不同形式導(dǎo)軌,大概修理方法如下:

(1)使用環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層修復(fù)導(dǎo)軌精度:工作臺(tái)導(dǎo)軌的涂層,就是床身導(dǎo)軌的拓印,它的配合精度必然很高,簡(jiǎn)化了工藝,縮短了制造周期。應(yīng)用于機(jī)床改造更為便利,效果顯著。

(2)鑄鐵導(dǎo)軌:鑄鐵導(dǎo)軌的精加工是用刮削的方法得到的,刮研顯點(diǎn)為18—25點(diǎn)/平方厘米,同時(shí),必須保證潤(rùn)滑的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦,以及對(duì)位置控制精度的影響。

2.2 恢復(fù)主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機(jī)床工作時(shí),由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運(yùn)動(dòng),對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,有重要影響。所以,改造時(shí)必須修復(fù)主軸的精度。

對(duì)于精度超差的主軸拆卸以后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全面檢查,以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調(diào)整軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊。調(diào)整后應(yīng)進(jìn)行溫升實(shí)驗(yàn),溫升超過規(guī)定值,應(yīng)減少預(yù)緊量。

當(dāng)主軸軸承重新裝配好后,用千分表和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)棒,檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉(zhuǎn)中心重合,如果相差較大,則必須用專用的磨頭,重新磨削主軸錐孔,使其回轉(zhuǎn)中心同主軸的回轉(zhuǎn)中心完全重合。

2.3 修復(fù)或更換滾珠絲杠

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰(zhàn)。滾珠絲杠作為當(dāng)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu),以其長(zhǎng)壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點(diǎn)而得以廣泛應(yīng)用,成為各類數(shù)控機(jī)床的重要配套部件,并己實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和商品化。基本上現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都采用了滾珠絲杠,但在改造時(shí),一定要恢復(fù)其傳動(dòng)精度,或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠,只有這樣才能保證改造后的定位精度,尤其是在半閉環(huán)系統(tǒng)中,絲杠不僅要起到傳動(dòng)作用,還要起到標(biāo)尺的作用,編碼器只是測(cè)量絲杠的轉(zhuǎn)數(shù),至于工作臺(tái)實(shí)際行走的距離,相當(dāng)于開環(huán),只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

2.4 利用精密儀器檢測(cè)機(jī)床精度

可以結(jié)合具體的機(jī)床改造過程,利用先進(jìn)的激光干涉儀測(cè)量系統(tǒng),對(duì)機(jī)床的定位精度進(jìn)行測(cè)量,并利用球桿儀快速檢查機(jī)床精度,診斷誤差來源,自動(dòng)分析機(jī)床精度狀態(tài),檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動(dòng)鏈磨損等,根據(jù)檢測(cè)結(jié)果,進(jìn)行必要的分析,再結(jié)合資金投入、新技術(shù)應(yīng)用等因素確定必要的改造、修理方案。在調(diào)整機(jī)床參數(shù)時(shí),尤其是伺服驅(qū)動(dòng)參數(shù),可根據(jù)球桿儀的檢測(cè)結(jié)果,進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,使機(jī)床參數(shù)更合理,系統(tǒng)更穩(wěn)定。

在改造完成后,利用激光干涉儀對(duì)定位精度進(jìn)行測(cè)量,然后,根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償,可以大大提高機(jī)床的定位精度和加工精度。

2.5 減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙

一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動(dòng)精度,數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動(dòng),因而改造時(shí),機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求,以保證機(jī)床加工精度。

如果進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中有蝸輪蝸桿傳動(dòng),一定要注意,調(diào)整好反向間隙,否則,很可能直接影響機(jī)床性能。另外,如果進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中有同步齒形帶,也必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或更換,尤其是在采用半閉環(huán)系統(tǒng)中,若此部分不在控制環(huán)內(nèi),將直接影響機(jī)床的定位精度。

3 結(jié)論

為了能夠大幅度提高數(shù)控機(jī)床改造后的性能,升級(jí)為最頂級(jí)的高端機(jī)床,有時(shí)需要使用高性能和高可靠的新型功能部件。但往往價(jià)格非常昂貴,使用時(shí)一定要根據(jù)實(shí)際情況,慎重選擇。本文對(duì)數(shù)控機(jī)床改造中提高改造精度的方法進(jìn)行了較全面的論述,對(duì)數(shù)控機(jī)床改造具有一定的指導(dǎo)意義。

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