淺析對(duì)數(shù)控機(jī)床改造的質(zhì)量控制

陳小剛 陳貴清

（重慶三峽職業(yè)學(xué)院，重慶 萬州 404155）

目前，市場(chǎng)需求顯現(xiàn)出了一種多變性，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，誰能在最短的時(shí)間內(nèi)，使用最低的成本，研制出最高的質(zhì)量并符合市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，誰就能在這嚴(yán)峻的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下生存。

數(shù)控機(jī)床結(jié)合了數(shù)控、微電子、自動(dòng)檢測(cè)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，彌補(bǔ)了普通機(jī)床工作強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高、不適于多品種小批量的生產(chǎn)需求的特點(diǎn)，具有高精度、危險(xiǎn)性低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，適宜于對(duì)生產(chǎn)周期要求短、形狀復(fù)雜，小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。在機(jī)械加工行業(yè)中對(duì)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用比重將越來越大，企業(yè)為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，但還應(yīng)考慮成本，所以大多數(shù)企業(yè)都采用對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行改造，將普通機(jī)床改造為一種簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，使其能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)加工這一基本功能，降低了生產(chǎn)強(qiáng)度，提升了安全系數(shù)，保證了生產(chǎn)需求。對(duì)于這種經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造的質(zhì)量控制要求就是要保證數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)的穩(wěn)定可靠，盡可能低的故障率來運(yùn)轉(zhuǎn)。下文將對(duì)數(shù)控機(jī)床改造中，方案的選擇、主要零部件的改造以及一些注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

一、數(shù)控機(jī)床改造的方案選擇

在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造時(shí)，首先我們必須確定機(jī)床的性能和精度的要求，然后根據(jù)性能和精度的要求來選擇科學(xué)合理的改造方案。現(xiàn)就以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造進(jìn)行分析，其應(yīng)具有的基本配置和功能如下：

1）主控CPU 為單片微機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)直線和圓弧的插補(bǔ)，具有代碼編程、刀具補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償?shù)墓δ埽瑫r(shí)還具有自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架控制和螺紋自動(dòng)加工等控制功能。

2）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其脈沖當(dāng)量或者控制精度一般和相應(yīng)的導(dǎo)程的絲杠相互配套，其參數(shù)為Z 向：0.01mm，X 向：0.005mm。

3）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的加工程序一般采用面板按鍵輸入來進(jìn)行代碼的編寫，同時(shí)具有斷電自動(dòng)保護(hù)儲(chǔ)存器存儲(chǔ)的功能。在使用過程中，可以依據(jù)條件的變動(dòng)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行修改，在正式加工之前應(yīng)先有試運(yùn)行的操作。

4）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床具有單步的程序，也有連續(xù)執(zhí)行的程序，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)限位、超程報(bào)警以及程序自動(dòng)終止等控制功能。

二、數(shù)控機(jī)床的改造

2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造

1）對(duì)電氣的改造。小型機(jī)床一般采用主傳動(dòng)的普通交流電機(jī)，而大型機(jī)床則采用的是直流電機(jī)。運(yùn)用直流電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無極平滑調(diào)整，其變速的范圍廣，而且主軸箱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單同時(shí)具有噪音小的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于采用直流電機(jī)的機(jī)床是不需要進(jìn)行電氣改造的，只需對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行改造，應(yīng)用交流電機(jī)的機(jī)床中，如果對(duì)加工要求不高的也可不需改動(dòng)，只有那些要求自動(dòng)化程度高的數(shù)控才要對(duì)電氣進(jìn)行改造。一般是將交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻系統(tǒng)增加變頻器，就可實(shí)現(xiàn)諸侯的自動(dòng)無極變速。

2）對(duì)機(jī)械部分的數(shù)控改造。對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械部分進(jìn)行改造，主要是改造主軸支撐和工作臺(tái)導(dǎo)軌。一般是將主軸支撐的滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承改為靜壓軸承，就能夠提高其承載能力，同時(shí)加大了主軸轉(zhuǎn)速。而對(duì)于工作臺(tái)導(dǎo)軌一般是將傳統(tǒng)的動(dòng)壓導(dǎo)軌改為恒流靜壓導(dǎo)軌，就能夠提高工作臺(tái)的精度和承載能力以及可以有效的改善低速爬行的現(xiàn)象。

2.2 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造。

1）對(duì)電氣的改造。進(jìn)給傳動(dòng)的作用是在接收信號(hào)后，使刀具定位準(zhǔn)確，并能夠按照規(guī)定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，符合加工要求。所以進(jìn)給傳動(dòng)具有響應(yīng)快、定位準(zhǔn)確、輸出功率大以及調(diào)整范圍廣的要求，所以對(duì)于一般小型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的電氣改造將采用微機(jī)控制的開環(huán)步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，這種改造方式具有成年低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。而對(duì)于大小數(shù)控機(jī)床的改造，則采用直流電機(jī)半閉環(huán)的控制方式，這種改方式的成本大，對(duì)其后期的維修也比較困難，但是具有比開環(huán)控制的精度和速度有很大的提高。

2）對(duì)機(jī)械部分的數(shù)控改造。對(duì)于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中的機(jī)械改造一般包括導(dǎo)軌副、進(jìn)給箱和移動(dòng)元件等部件的改造，從而達(dá)提高移動(dòng)部件靈活性及減少傳動(dòng)間隙的目的。

對(duì)于導(dǎo)軌副的改造一般有兩種方法：一是，將傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌改為滾動(dòng)或者靜壓導(dǎo)軌，雖然有效的減少了傳動(dòng)之間的間隙，提高了工具定位的競(jìng)爭(zhēng)度，但是這種工藝非常復(fù)雜，成本比較高，多余實(shí)現(xiàn)起來就比較困難。二是，將聚四氟乙烯軟帶粘接在進(jìn)給的移動(dòng)部件上，將傳統(tǒng)的導(dǎo)軌副轉(zhuǎn)化為粘塑導(dǎo)軌副，這種方式成本低且實(shí)現(xiàn)起來也比較容易。對(duì)于進(jìn)給箱的改造，一般是采用雙片齒輪結(jié)構(gòu)來減少間隙，將進(jìn)給箱內(nèi)的齒輪對(duì)數(shù)減少，僅使用一級(jí)減速或者直接取消。而對(duì)于移動(dòng)元件則是采用滾珠絲桿副，就可提高精度，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度快，無爬行現(xiàn)象。

此外，若需要，可將原刀架換成按所需工位數(shù)配置的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，則可以用程序數(shù)控轉(zhuǎn)換刀具進(jìn)行切削加工。

三、機(jī)床數(shù)控改造中主要機(jī)械部件的注意事項(xiàng)

1）滑動(dòng)導(dǎo)軌副。對(duì)于數(shù)控車床來說，在進(jìn)行數(shù)控改造中其軌道不僅要求精度高，而且還要有良好的耐磨性，在使用過程中還應(yīng)對(duì)軌道進(jìn)行防護(hù)和潤滑。

2）齒輪副。數(shù)控機(jī)床的精度要求將比普通機(jī)床的高，所以在對(duì)機(jī)床改造時(shí)應(yīng)注意齒輪精度等級(jí)的要求。

3）絲桿。絲桿的選擇是否合理將直接影響著數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)鏈的精度，所以對(duì)于絲桿的選擇就依據(jù)改造要求慎重選擇。在數(shù)控機(jī)床改造中一般都采用滾珠絲桿，滾珠絲桿的摩擦損失小、傳動(dòng)效率可達(dá)到90%以上，而且其具有精度高、壽命長等特點(diǎn)。

4）安全防護(hù)。對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，將會(huì)大大的提高生產(chǎn)效率，但是在改造過程中應(yīng)注意安全防護(hù)，應(yīng)依據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況，配有相應(yīng)的防護(hù)措施。如可以在縱向絲桿上添加鐵板防護(hù)罩，增加機(jī)床的安全性。

四、結(jié)語

目前許多企業(yè)為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，滿足對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求，由于購買數(shù)控機(jī)床的費(fèi)用比較高，一般都將采用對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造以達(dá)到需求的目的，對(duì)機(jī)床的改造最為重要的就是對(duì)其質(zhì)量的控制，使其在運(yùn)行中安全、可靠、穩(wěn)定。雖然目前數(shù)控機(jī)床的改造還存在著或多或少的問題，但是隨著科技的進(jìn)步，改造水平的提高，對(duì)數(shù)控機(jī)床改造后的質(zhì)量控制將會(huì)越來越好。

[1]李善術(shù)，數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年

[2]李華，機(jī)械制造技術(shù)[M]，高等教育出版社，2000年

[3]張新義，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年