鏜床電氣控制系統(tǒng)數(shù)字化改造

賈英明

（齊齊哈爾二機床集團有限公司，黑龍江齊齊哈爾　161005）

?

鏜床電氣控制系統(tǒng)數(shù)字化改造

賈英明

（齊齊哈爾二機床集團有限公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

摘要：鏜床是機械加工中常用的一種機床設(shè)備。普通鏜床控制系統(tǒng)中由于沒有誤差補償功能，所以只能靠本身精度來保證加工零件精度。對普通鏜床進行控制系統(tǒng)的數(shù)字化改造是一種提高機床精度、改善控制過程的有效方法。

關(guān)鍵詞：鏜床；控制系統(tǒng)；數(shù)字改造

1　數(shù)控改造的必要性

目前，部分機械制造企業(yè)仍廣泛使用傳統(tǒng)的普通機床，雖然它能在一定范圍內(nèi)滿足單機和自動生產(chǎn)線的需要，但由于其控制系統(tǒng)是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎(chǔ)，技術(shù)上比較落后，直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。鏜床雖具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)勢，但鏜床的電氣控制系統(tǒng)存在線路復(fù)雜、故障率高、維護工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點，給生產(chǎn)與維護帶來諸多不便甚至嚴(yán)重影響生產(chǎn)。對鏜床傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進行數(shù)字化改造,在生產(chǎn)線上可明顯提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，可保證機床控制的快速性、準(zhǔn)確性、合理性,更好地滿足實際生產(chǎn)的需要。使用PLC改造鏜床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機床的5只中間繼電器，中間硬件環(huán)節(jié)的減少使線路簡化，電氣故障減少，生產(chǎn)效率得到明顯提高。

2　機床數(shù)控化改造常用方案

（1）普通機床的數(shù)顯改造。就是在機床控制系統(tǒng)中加裝數(shù)顯裝置，這樣可以顯示坐標(biāo)軸的運動坐標(biāo)，提高操作者對機床控制能力。

（2）普通機床的CNC化。在普通機床加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床，進給軸采用伺服控制裝置和伺服電機，這種改造比較復(fù)雜，機床改造后實現(xiàn)數(shù)字控制，封閉或半封閉控制系統(tǒng)可以有效提高機床進給精度和自動化程度。

（3）機床翻新。為提高精度、效率和自動化程度，對機床的機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC技術(shù)進行更新。

（4）技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新。為提高性能、檔次，或為了使用新工藝、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，建立FMS計算機柔性制造單元和計算機集成制造，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。

3　鏜床數(shù)字化改造內(nèi)容

鏜床的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。鏜床主要用于加工工件上的精密圓柱孔，按用途的不同，鏜床可分為臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、金剛鏜床等。臥式鏜床的用途很廣，除了對各種復(fù)雜的大型工件如箱體零件、機體等的鏜孔以外，還可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、車削內(nèi)外螺紋、車外圓柱面和端面、用端銑刀與圓柱銑刀銑削平面等多種工序。因此在這種鏜床上，工件一次安裝后，即能完成大部分表面的加工，有時甚至可以完成全部的加工，特別是在加工大型及笨重的工件時具有優(yōu)勢。

1.支承架；2.后立柱；3.工作臺；4.9軸；5.平旋盤；6.溜板；7.前立柱；8.主軸箱；9.后尾筒；10.床身；11.下滑座；12.上滑座圖1　鏜床的主要結(jié)構(gòu)

普通鏜床的控制過程為了適應(yīng)各種工件的加工工藝要求，主軸旋轉(zhuǎn)和進給都應(yīng)有較大的調(diào)速范圍。因此，采用雙速籠型異步電動機M1作為主拖動電動機，并采用機電聯(lián)合調(diào)速，這樣既擴大了調(diào)速范圍又使機床傳動機構(gòu)簡化。進給傳動和主軸及花盤旋轉(zhuǎn)采用同一臺電動機拖動，由于進給運動有幾個方向（主軸軸向、花盤徑向、主軸垂直方向、工作臺橫向、工作臺縱向），所以要求電動機能正反轉(zhuǎn)，并有高、低速度選擇。高速運轉(zhuǎn)應(yīng)先低速起動，各方向的進給應(yīng)有電氣聯(lián)鎖。進給方向均能快速移動。為適應(yīng)調(diào)整需要，機床采用另一臺快速電動機M2拖動，要求主拖動電動機應(yīng)能正反向點動，并且?guī)в兄苿?。為此，該機床采用電磁鐵帶動的機械制動裝置。

（1）主軸的改造。目前，數(shù)控機床的主傳動電機已經(jīng)基本不再采用普通的交流異步電機或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機，它們已逐步被新型的交流調(diào)速電機和直流調(diào)速電機所代替。數(shù)控機床的主傳動要求較大的調(diào)速范圍，以保證加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機床的變速是按照控制指令自動進行的，所以可采用變頻系統(tǒng)。

（2）進給軸的改造。進給傳動的要求一般為：高精度，即高的定位精度和重復(fù)定位精度以及加工零件的綜合精度；高品質(zhì),即響應(yīng)快、頻帶寬、動靜態(tài)速降小、調(diào)速范圍寬；高速度，能快速定位以提高效率；大功率，即能輸出大的力矩和功率以滿足加工要求?？刹捎媒涣魉欧姍C。

（3）潤滑系統(tǒng)改造。對于潤滑部分普通機床的潤滑就可以，若要進一步數(shù)字化可以把手動潤滑泵改為電子潤滑泵有CNC及PLC控制。

（4）機床防護系統(tǒng)改造。數(shù)控機床在外觀上與普通機床的最大區(qū)別在于安全防護，數(shù)控機床外都有一層防護板主要是保證操作者的安全，如在加工鑄鐵工件時由于鑄鐵件的特性加工時會導(dǎo)致鐵屑飛濺，尤其是數(shù)控機床的高速加工，所以在數(shù)控機床的外層都有防護。防護裝置的觀察部分用可用透明樹脂材料，其余部分可用鋁板或薄鐵板。

（5）電氣系統(tǒng)改造。普通機床的電氣部分簡單，主要是通過操作者的操作來進行加工，而數(shù)控機床的電氣部分復(fù)雜需要安裝配電柜，建議采用正規(guī)數(shù)控系統(tǒng)。國內(nèi)主要使用日本FANUC系統(tǒng)或是德國的SIEMENS的系統(tǒng)，而對于經(jīng)濟型的也可用國產(chǎn)系統(tǒng)，或是單片機來代替主系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)現(xiàn)在一般采用PLC（可編程控制器）來進行控制，PLC具有靈活、通用、控制功能可變等優(yōu)點。

4　結(jié)語

通過改造的數(shù)字控制鏜床，在設(shè)計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數(shù)控改造時應(yīng)盡量達到上述要求。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機床的要求，還應(yīng)對主要部件進行相應(yīng)的改造使其達到設(shè)計要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。

Digitization Transformation of Boring Machine Electric Control System

JIA Ying-ming
（Qiqihar NO.2 Machine Tool Group Co.，LTD.，Qiqihar，Heilongjiang 161005，China）

Abstract:The boring machine is a common machine tool in mechanical processing equipment.Due to the lack of error compensation function，ordinary boring machine can only guarantee processing equipment parts' precision by its own precision.The digital transformation of ordinary boring machine is an effective way to improve the precision and control process of boring machine.

Key words:boring machine；control system；digital transformation

作者簡介：賈英明（1982-），男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士研究生，工程師。主要研究方向：技術(shù)管理。

收稿日期：2015-12-25

中圖分類號：TG531

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）01-0068-02