車床數(shù)控化改造的必要性及特點(diǎn)

劉中秋 常鵬

摘 要：近年來，我國現(xiàn)代制造業(yè)水平不斷提升，有效提高了機(jī)床數(shù)控化率。采用電子技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)加強(qiáng)對車床的數(shù)控化改造，不僅能夠促進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提升，確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，同時能夠使車床設(shè)備更加先進(jìn)，提高其可行性與經(jīng)濟(jì)性。本文將從普通車床向數(shù)控車床改造的基本趨勢著手，指出具體的技術(shù)改造方法，并就改造效益進(jìn)行深入分析，以期能夠滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：普通車床；數(shù)控車床；發(fā)展趨勢；技術(shù)改造

前言

目前，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于各種因素的影響，大量的車床出現(xiàn)故障或遭到閑置，使得大量的資源無端浪費(fèi)，不利于工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。要想進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有必要采取有效手段，對這些普通機(jī)床進(jìn)行升級改造，避免機(jī)床的閑置，使資源得到充分利用，促進(jìn)產(chǎn)出水平的提高。

1普通車床改成數(shù)控車床的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，關(guān)鍵技術(shù)之一即為數(shù)控技術(shù)，屬于高新技術(shù)，精度、效率均比較高，且柔性自動化，利用數(shù)控技術(shù)改造普通車床為制造領(lǐng)域必然的發(fā)展趨勢，而此種趨勢在性能及功能方面良好地體現(xiàn)出來。

1.1性能發(fā)展趨勢

第一，高速、高精、高效化，普通車床改成數(shù)控車床后，控制系統(tǒng)多CPU，且CPU芯片采用高速類型，交流數(shù)字伺服系統(tǒng)的絕對式檢測組件分辨率非常高，同時，對機(jī)床的動態(tài)與靜態(tài)特性做出有效的改善，會逐漸的提升機(jī)床的速度、精度及效率；第二，柔性化，柔性既包含數(shù)控系統(tǒng)自身，也包含群控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計時，采取模塊化方式，具有較大的功能覆蓋面，對于不同用戶，其需求可被有效滿足，而群控系統(tǒng)中，即使生產(chǎn)流程要求不同，同一系統(tǒng)也可以此為依據(jù)，自動動態(tài)調(diào)整物料流、信息流，促進(jìn)群控系統(tǒng)效能最大化的發(fā)揮；第三，工藝復(fù)合性與多軸化，復(fù)合加工的主要目的為促進(jìn)工序、輔助時間減少，其發(fā)展方向中越來越呈現(xiàn)出多軸、多系列控制功能[1]。

1.2功能發(fā)展趨勢

第一，用戶界面圖形化，使用者操作數(shù)控系統(tǒng)時，與其對話接口為用戶界面，用戶界面圖形化發(fā)展后，使用者為非專業(yè)人員時，操作也可順利的進(jìn)行，使用者操作時，通過相應(yīng)的窗口與菜單來實現(xiàn)；第二，科學(xué)計算可視化，數(shù)據(jù)的高效處理與解釋時，即可采用科學(xué)計算可視化，此種功能實現(xiàn)了直接利用可視信息進(jìn)行信息交流，可視化技術(shù)結(jié)合虛擬環(huán)境技術(shù)后，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步的拓寬，而且在產(chǎn)品設(shè)計周期縮短、產(chǎn)品重量提升等方面的意義重大；第三，插補(bǔ)與補(bǔ)償方式多樣化，插補(bǔ)時，可采用的方式逐漸增多，如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等，而且補(bǔ)償方式也越來越多樣化，間隙補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償?shù)染鶠榭梢圆捎玫姆绞?；第四，?nèi)裝高性能PLC，高性能PLC控制模塊置入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部后，梯形圖或高級語言編程均可直接進(jìn)行，編程工具中，針對車床銑床，標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗渲校脩艟庉嬓薷牟僮骶С?，便于用戶根?jù)自身需求構(gòu)建應(yīng)用程序；第五，應(yīng)用多媒體技術(shù)，將多媒體技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域后，能夠?qū)崿F(xiàn)綜合化、智能化處理信息，并可對系統(tǒng)實時監(jiān)控，監(jiān)測生產(chǎn)相關(guān)參數(shù)，提升生產(chǎn)效率[2]。

2普通車床改成數(shù)控車床的技術(shù)改造方法

改造普通車床時，需大范圍整改車床，滾柱鋼絲、伺服電機(jī)需要取代普通車床的絲桿、傳動結(jié)構(gòu)部件，之后利用數(shù)控技術(shù)升級車床配置，改造、升級過程的復(fù)雜性比較高，需科學(xué)的開展，本節(jié)以CY6140普通車床為例，分析具體的技術(shù)改造方法。

2.1確定具體改造方案

改造之前，確定具體的、可行的改造方案為必須開展的工作。設(shè)計方案時，應(yīng)對用戶需求充分考慮，并使改動部件盡量減少，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的實現(xiàn)。首先，確定電氣控制系統(tǒng)的數(shù)控改造方案，關(guān)鍵部分包含四個，一為主軸部分，控制要求的達(dá)到為該部分主要的改造需要，控制要求為點(diǎn)動控制正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)整對刀，點(diǎn)動控制完成和停車時反接制動需要開展，避免點(diǎn)動多次開展，保護(hù)主軸電機(jī)過程中應(yīng)監(jiān)視主軸電機(jī)運(yùn)行情況，并在電流表中接入傳感器，以保護(hù)主軸電路，基于上述要求，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)通過KM1、KM2實現(xiàn)，同時，光電解碼器安裝在主軸電機(jī)末端，保證螺紋自動加工功能被車床獲得；二為進(jìn)給部分，改造內(nèi)容包含電氣部分及機(jī)械部分，方法為改變X軸原來的手動進(jìn)給，變?yōu)樽詣舆M(jìn)給；三是刀架部分，改造此部分時，需要聯(lián)系實際生產(chǎn)情況，保證選擇的系統(tǒng)性能適合，之后拆除原刀架部分、托板，將四位刀架安裝上；四是PLC系統(tǒng)程序，設(shè)計、安裝及調(diào)試該系統(tǒng)時，控制方式包含三種，分別為手動、自動、半自動，根據(jù)不同控制方式，設(shè)計相應(yīng)程序，編譯程序后調(diào)試工作開展，設(shè)計要求實現(xiàn)后，方可在實踐中應(yīng)用[3]。其次，確定機(jī)械部分改造方案，改造CY6140普通車床時，原則上大修車床，但原主軸、尾座及導(dǎo)軌均保留，大修后即改造機(jī)械部分，大拖板、中拖板的驅(qū)動脫離進(jìn)給箱傳動，取代的為兩個伺服驅(qū)動[4]。

2.2按照步驟實施改造

具體改造方案確定之后，需按照步驟實施數(shù)控車床的改造：第一，機(jī)械維修、電氣改造，開始電氣改造時，應(yīng)先檢測、維修車床，因此將這兩項工作放置在改造第一步，檢測車床后，對維修內(nèi)容作出確定，結(jié)合方案，與電氣改造順利銜接，并將改造的內(nèi)容完成；第二，實施改造程序，原則上，實施過程應(yīng)為先部分后整體、先簡單后困難，第一步完成后，電氣改造開展時，劃分此項改造工作，變?yōu)槿舾蓚€小部分，按照原則逐個完成小部分改造，之后互聯(lián)各個小部分，完成整體改造；第三，確定改造周期與范圍，利用數(shù)控技術(shù)改造普通車床時，由于車床并不具備相同的具體情況，因此也不具備一致的改造范圍，某些車床需改造整個電氣系統(tǒng)，而有些車床并不需要改造整個，因此，應(yīng)在科學(xué)檢測分析的基礎(chǔ)上，確定改造范圍，改造周期確定時，同樣需要與實際情況相結(jié)合，同時，技術(shù)人員技能水平、改造系統(tǒng)難易程度均會對改造周期的確定產(chǎn)生影響，綜合分析后再確定，保證確定的準(zhǔn)確性；第四，技術(shù)準(zhǔn)備工作，大體上，準(zhǔn)備工作包含機(jī)械部分、新數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)資料兩個方面，機(jī)械部分中，機(jī)械大修檢測、準(zhǔn)備改造零部件等均為準(zhǔn)備內(nèi)容之一，而準(zhǔn)備新數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)資料的工作主要是學(xué)習(xí)其原理、安裝調(diào)試等，保證順利的完成改造工作[5]。

2.3改造后性能及效益分析

CY6140普通車床改成數(shù)控車床后，曲線、曲面等零部件加工可以完成，自動化功能的加入在技術(shù)上為無人值守的實現(xiàn)成為可能，生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。與新購設(shè)備成本相比，數(shù)控技術(shù)改造成本更低。

3結(jié)束語

普通車床改造為數(shù)控車床為制造領(lǐng)域必然的發(fā)展趨勢之一，在數(shù)控改造過程中，應(yīng)充分的利用數(shù)控技術(shù)，按照改造方案有步驟的完成改造，促進(jìn)生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效益的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]李建博.試論CY6140普通車床數(shù)控改造[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（10）：137.

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[3]鄭東梅.實例分析普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（30）：21-22.

[4]汪勇.普通立式車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子測試，2015（23）：102-103.

[5]李強(qiáng).普通車床數(shù)控化改造與實踐相關(guān)問題探析[J].經(jīng)營管理者，2014（16）：388.

（作者單位：沈陽機(jī)床股份有限公司沈一車床廠）