普通金屬切削機(jī)床數(shù)控化改造探討

王信 伍倪燕 李新

摘 要：本文首先介紹了普通金屬切削機(jī)床數(shù)控化改造的必要性，側(cè)重介紹了普通金屬切削機(jī)床數(shù)控化改造的主要內(nèi)容，包括數(shù)控化改造的整體經(jīng)濟(jì)性評(píng)估、數(shù)控控制系統(tǒng)的遴選、主要機(jī)械控制部件數(shù)控化改裝、主軸控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)改造。最后簡(jiǎn)要介紹了普通金屬切削機(jī)床數(shù)控化改造的一般步驟和數(shù)控化改造的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：普通機(jī)床；數(shù)控化；改造

機(jī)床（英文名稱：machine tool）誕生于17世紀(jì)中期，機(jī)床是利用金屬切削原理將金屬毛坯件加工成機(jī)械零件的機(jī)械加工設(shè)備，通俗講機(jī)床就是制造機(jī)器的機(jī)器，又稱其為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”。

機(jī)床的先進(jìn)化程度和自動(dòng)化水平是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)，肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防工業(yè)提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備任務(wù)。以機(jī)床為基礎(chǔ)的機(jī)床工業(yè)技術(shù)水平很大程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)化水平。

1 普通金屬切削機(jī)床改造的必要性

普通金屬切削機(jī)床是利用待加工件與刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)完成對(duì)毛坯件的機(jī)械加工，是我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域、國(guó)防工業(yè)和機(jī)械制造發(fā)展進(jìn)程中使用最多的一類機(jī)床。

普通金屬切屑機(jī)床種類繁多，分類復(fù)雜，若按加工方式或加工對(duì)象可分為車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、花鍵加工機(jī)床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床和刻線機(jī)等。

到21世紀(jì)的今天，隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)電一體化的高速發(fā)展，伴隨著加工方式的改變以及企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需要，普通金屬切削機(jī)床的使用范圍越來(lái)越窄，零件加工受限制條件越來(lái)越多，無(wú)法加工形狀復(fù)雜零件，自動(dòng)化程度不高，加工精度難于保證等方面的缺陷尤為明顯，如何將對(duì)現(xiàn)有的普通金屬切削機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，更好的滿足生產(chǎn)、教學(xué)、研究的現(xiàn)實(shí)需要，提升普通金屬切削機(jī)床的使用范圍和設(shè)備利用率，仍然是擺在眾多生產(chǎn)企業(yè)、學(xué)校學(xué)院和研究機(jī)構(gòu)面前的一個(gè)課題。

同時(shí)，對(duì)普通金屬切削機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造后還有利于提高機(jī)床的使用范圍，提高加工精度和加工產(chǎn)品的穩(wěn)定性；有利于擴(kuò)大加工零件范圍，能加工單件、中小批量生產(chǎn)和加工形狀較為復(fù)雜的零件等；有利于節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，減少勞動(dòng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；有利于降低人為操作的影響，減輕工人勞動(dòng)的強(qiáng)度。

2 普通金屬切削機(jī)床數(shù)控化改造內(nèi)容

普通金屬切削機(jī)床的數(shù)控化改造內(nèi)容主要包括三個(gè)方面。

1）對(duì)普通機(jī)床數(shù)控化改造的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性評(píng)估。主要包括機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、功能、加工精度、基本部件、主要結(jié)構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)等方面的比較分析。

從生產(chǎn)實(shí)際、可行性和現(xiàn)實(shí)可操作的角度出發(fā)，結(jié)合實(shí)際，開(kāi)展調(diào)查研究，分析機(jī)床自身價(jià)格和數(shù)控化改造價(jià)格比較，分析改造所需資金投入的比例是否合理。

2）機(jī)床機(jī)械部件上的改裝。主要包括機(jī)床導(dǎo)軌精度修復(fù)，根據(jù)精度要求合理選擇滾珠絲桿或滑動(dòng)絲桿。特別注意防止硬質(zhì)顆粒狀雜物進(jìn)入滑動(dòng)面損傷導(dǎo)軌。機(jī)床主軸箱傳動(dòng)部件改造，選擇的齒輪傳動(dòng)應(yīng)該較好滿足數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)要求，確保傳動(dòng)精度達(dá)到要求。

另外還有機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部件改造以及車床刀具裝夾機(jī)械改造等等。

3）機(jī)床電氣控制系統(tǒng)上的改造。主要是基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)改造。包括主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造、伺服系統(tǒng)改造和刀架電動(dòng)機(jī)控制線路系統(tǒng)改造等。

3 普通金屬切削機(jī)床數(shù)控化改造一般步驟

1）通過(guò)前期調(diào)查研究，明確數(shù)控化改造目標(biāo)的任務(wù)。主要闡述機(jī)床數(shù)控化改造的原因，分析機(jī)床數(shù)控化改造后的功能，改造成本分析比較。

2）數(shù)控化改造總體方案設(shè)計(jì)。主要包括數(shù)控系統(tǒng)的類型遴選，機(jī)械部分總體改造思路、電氣部分總體改造思路。

3）數(shù)控化改造設(shè)計(jì)計(jì)算。主要包括機(jī)械部件改造所需的設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和結(jié)果。選用部件的具體型號(hào)、繪制裝配圖。

4）數(shù)控化改造中的部件制造、安裝。主要包括改造機(jī)床的制造、機(jī)械零部件的制造和安裝。

5）數(shù)控化改造后功能調(diào)試和系統(tǒng)完善。主要包括動(dòng)力傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的功能調(diào)試以及運(yùn)行數(shù)據(jù)的完善。

4 普通金屬切削機(jī)床數(shù)控化改造的現(xiàn)實(shí)意義

1）資金壓力小，節(jié)約成本。機(jī)床數(shù)控化改造與數(shù)控機(jī)床新購(gòu)相比可節(jié)約60%左右的費(fèi)用，對(duì)大型機(jī)床數(shù)控化改造及特殊設(shè)備更加明顯。

2）資源利用率高，設(shè)備環(huán)境改造小。機(jī)床的數(shù)控化改造可利用現(xiàn)有的地基、廠房和線路。

3）性能穩(wěn)定可靠。原機(jī)床在使用中，精度已達(dá)到要求，經(jīng)過(guò)數(shù)控化改造后精度利于保證。

4）生產(chǎn)效率高。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比原機(jī)床高3—5倍。對(duì)復(fù)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(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

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作者簡(jiǎn)介：

王信（1981-），男，碩士，助教，數(shù)控兼職教師，主要從事機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等課程的教學(xué)及車床改造、機(jī)電一體化等研究開(kāi)發(fā)工作。