廢舊機(jī)床數(shù)控化改造中的機(jī)械精度控制

陽益貴

（衡陽財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421002）

目前，世界各國大力提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式是：用更少資源消耗、更低環(huán)境污染和更多勞動(dòng)就業(yè)追求更大經(jīng)濟(jì)效益的一種先進(jìn)經(jīng)濟(jì)模式。而對廢舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，在節(jié)約成本、節(jié)約能源、節(jié)約材料、保護(hù)環(huán)境等方面開辟了很大的空間，是實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)途徑。廢舊機(jī)床數(shù)控化改造的實(shí)現(xiàn)，需要使機(jī)床的機(jī)械精度、運(yùn)動(dòng)精度和控制精度三方面得到恢復(fù)和提升，而機(jī)械精度的保證，對提高產(chǎn)品加工精度和生產(chǎn)效率，確保產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，改善生產(chǎn)條件等方面具有重要意義。

隨著機(jī)床服役時(shí)間的增加，其導(dǎo)軌、拖板、軸承等主要零部件都會出現(xiàn)不同程度的磨損，為了確保零件的加工精度能滿足加工要求，需要對機(jī)床進(jìn)行翻修，以此來恢復(fù)機(jī)床的機(jī)械加工精度。下面就以機(jī)床中幾個(gè)關(guān)鍵部件的修復(fù)為例，闡述機(jī)床修復(fù)的方法。

1 對機(jī)床軌、小滑板的加工修復(fù)

（1）傳統(tǒng)修復(fù)方法

機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性及尺寸精度是影響機(jī)床使用壽命和精度的主要因素之一。普通機(jī)床一般采用由鑄鐵制造的滑動(dòng)導(dǎo)軌，而傳統(tǒng)的機(jī)床導(dǎo)軌維修主要是通過導(dǎo)軌磨床重磨，并刮研小滑板的方法來恢復(fù)其精度。由于滑動(dòng)導(dǎo)軌一般采用表面淬火處理的方式來增加其硬度和耐磨性，當(dāng)表面層磨去過多時(shí)，其表面硬度會降低，這就需要進(jìn)行重新淬火處理。采用這種傳統(tǒng)方法進(jìn)行修復(fù)，需要大型的導(dǎo)軌磨床和高頻感應(yīng)加熱淬火設(shè)備，在缺少這些設(shè)備的條件下，傳統(tǒng)工藝很難恢復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌的精度。

（2）新的修復(fù)方案

采用先進(jìn)的表面工程技術(shù)，則可以用較低的代價(jià)來實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)地修復(fù)缺損導(dǎo)軌。近年來，全軍裝備維修表面工程研究中心采用納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)修復(fù)了300多臺磨損的機(jī)床導(dǎo)軌，結(jié)合修復(fù)作業(yè)，進(jìn)行了大量的工藝研究，并取得了良好的效果。根據(jù)導(dǎo)軌缺損情況，采用相應(yīng)的表面工程技術(shù)，可以有效的解決導(dǎo)軌修復(fù)問題，如：可以采用微脈沖電陰焊技術(shù)修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌劃傷，采用粘接工藝修復(fù)機(jī)床面缺損。在采用導(dǎo)軌磨削工藝修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌表層后，如果表層耐磨尾不能達(dá)到使用要求，可以使用電刷鍍技術(shù)增強(qiáng)其耐磨性。

2 主軸組件旋轉(zhuǎn)精度調(diào)整與維修

當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于種種原因，其旋轉(zhuǎn)中心線位置隨時(shí)間而變化，若用一條直線代表主軸理想的旋轉(zhuǎn)中心線，實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心線與理想的旋轉(zhuǎn)中心線的偏移量，稱為主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度，亦可指機(jī)床在空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主軸前端的徑向跳動(dòng)、端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)的大小。

主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度主要取決于主軸、軸承和軸承鎖緊螺母的制造精度及裝配品質(zhì)。在維修時(shí)，主軸及軸承鎖緊螺母主要采用修復(fù)恢復(fù)其精度，而正確的裝配方式是提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的重要環(huán)節(jié)。

2.1 主軸錐孔中心線的測量

機(jī)床主軸的加工精度直接影響到主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度，當(dāng)主軸修復(fù)后，與其本身加工精度必定存在一定誤差。可用主軸精度檢測方法，測出主軸軸端錐孔中心線最大偏差，并作相應(yīng)記號，記錄其誤差方向。

2.2 軸承的定向裝配

軸承是主軸組件的重要組成部分，軸承裝配的好壞直接影響旋轉(zhuǎn)軸的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)精度，因此，要保證主軸的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)精度，除了要求主軸和軸承具有一定精度外，還必須采用正確的裝配方法。

軸承的定向裝配實(shí)質(zhì)是根據(jù)誤差補(bǔ)償原則，將主軸鏈孔中心線的偏差(高點(diǎn)或低點(diǎn))與前后軸承內(nèi)環(huán)的偏差(低點(diǎn)或高點(diǎn))置于同一軸向截面內(nèi)，并按一定方向裝配，從而補(bǔ)償其誤差，以提高主軸組件旋轉(zhuǎn)精度。在前、后軸承內(nèi)圈徑向跳動(dòng)和主軸錐孔中心線的偏差不變的條件下，不同的裝配，主軸檢驗(yàn)處的徑向跳動(dòng)量數(shù)值也不同(在裝配前，應(yīng)測量軸承內(nèi)、外圍的跳動(dòng)量并記錄其的誤差方向)。

2.3 軸承鎖緊螺母的調(diào)整

因主軸軸承鎖緊螺母端面與其螺紋中心線的垂直度及螺紋齒的誤差,在螺母擰緊后，很可能造成主軸彎曲及軸承內(nèi)、外圈傾斜，這對主軸組件旋轉(zhuǎn)精度有很大影響。所以，在擰緊螺母后，應(yīng)測量其主軸旋轉(zhuǎn)精度，找出徑向跳動(dòng)最高點(diǎn)，并在反方向180°處于螺母上作出標(biāo)記。擰下螺母后，在作標(biāo)記處修刮螺母結(jié)合面，再裝上重新測量，直至主軸旋轉(zhuǎn)精度合格為止。

3 主傳動(dòng)機(jī)械部分的改進(jìn)

普通機(jī)床的主軸普通速，一般通過主軸齒輪箱實(shí)現(xiàn)多級普通速，并且變速睦一般還需由手工拉動(dòng)撥叉來進(jìn)行換檔，為了滿足各種加工要求，要使主軸從低到高獲得多種不同轉(zhuǎn)速。一般機(jī)械齒輪檔數(shù)較多，使變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，尤其高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，振動(dòng)和噪聲都較大，對零件的加工精度會產(chǎn)生不良影響，數(shù)控機(jī)床可以采用交流或直流電動(dòng)機(jī)無級調(diào)速，并為擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，增加了2-4檔齒輪減速。

對舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，可考慮采用交流變頻調(diào)速，即仍然利用原主軸交流電動(dòng)機(jī)，再配備上相應(yīng)的變頻器。而對于原主軸齒輪箱部分，應(yīng)根據(jù)齒輪箱的結(jié)構(gòu)和機(jī)械磨損程度，考慮改進(jìn)或保留主軸齒輪箱，齒輪檔數(shù)由于采用無級變速，可以減少變換檔數(shù)，對于手動(dòng)換檔的，應(yīng)考慮采用電氣自動(dòng)換檔。一般在機(jī)床數(shù)控化改造再制造過程中，主要采用電磁離合器換檔。對于要求實(shí)現(xiàn)每轉(zhuǎn)同步進(jìn)給切削的加工，如加工螺紋，還需要在主軸旋轉(zhuǎn)的相應(yīng)部位安裝主軸旋轉(zhuǎn)編碼器。

4 結(jié)束語

恢復(fù)和提升廢舊機(jī)床的機(jī)械精度的方法多種多樣，它是表面工程技術(shù)，焊接技術(shù)、裝配技術(shù)、測量技術(shù)等多種技術(shù)的綜合與交叉，具體采用哪種技術(shù)手段，需要視情況而定，只有實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)的綜合運(yùn)用，才能達(dá)到對廢舊機(jī)床合理改造的目的。

[1]朱 勝，姚巨坤.再制造設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.