提高數(shù)控銑床四軸改造精度探究

摘 要：為了滿足教學及技能競賽的要求，廣大高職院校對四軸數(shù)控銑床的需求越來越大，除了購買之外升級改造也是行之有效的方法。因此本文針對數(shù)控銑床四軸改造的精度提高給予了較為切實可靠的分析研究，在了解其性能和改造特點的基礎上分析了四軸改造提高精度的有效方法，并得到處理問題的具體措施。

關鍵詞：數(shù)控銑床 四軸改造 精度

前言

數(shù)控設備升級改造的現(xiàn)實意義在于功能的增強。原有的電氣系統(tǒng)由于受當時技術水平的限制，與現(xiàn)有的系統(tǒng)比較，技術上均較為落后，功能也較弱。用少量的投資對原有數(shù)控設備的電氣系統(tǒng)進行改造，可使舊設備再生，性能更先進。并且相對添置新設備來說，成本更低。職業(yè)院校實訓設備的升級改造，是提升學校實訓水平，增加高質量實訓設備數(shù)量的有效手段。對落后或面臨淘汰的機床進行改造，能有效的提高它的精度和使用性能，使其在實訓教學中發(fā)揮更大的作用。許多職業(yè)院校在購買數(shù)控銑床時因加工零件及教學要求不高，一般的數(shù)控銑床就可以完成任務，為了降低生產(chǎn)及教學成本，購進時沒有安裝旋轉工作臺（第4軸）。但隨著學校及專業(yè)的發(fā)展以及數(shù)控競賽的賽項要求，對機床要求越來越高，三軸加工不再能達到新的加工要求，給機床增加第4軸功能成了許多職業(yè)院校日益緊迫的任務。

一、數(shù)控銑床4軸改造的優(yōu)勢

相對于直接購買，數(shù)控銑床的四軸改造之所以在職業(yè)院校廣泛普及，是基于下列優(yōu)勢特點的存在。

1.1成本低，周期短

越是大的數(shù)控機床在花費的成本差額上就更為巨大。以大型的數(shù)控機床為例，改造的完全花費比起全新購買節(jié)省了1/2左右，并且周期短，完工時間很快。

1.2鍛煉師資隊伍，提高教師的科研水平

在改造過程中，從原數(shù)控銑床的診斷、評估，到數(shù)控系統(tǒng)及電氣元件的選配，再到設備改裝，相關教師全程參與。既鍛煉了教師業(yè)務能力，又提高了教師的科研水平。職業(yè)院校自主研發(fā)改造數(shù)控機床技術，這將是為職教教師提高技能和科研能力的一次革命性創(chuàng)新研究。我院多年來一直致力于通過自有師資力量自主解決數(shù)控設備多軸化升級改造這一難題。

1.3快速磨合，減少適應時間

經(jīng)升級改造過的數(shù)控機床由于從前經(jīng)常使用，改造后又摸清了其各部分的性能，因而后來使用能快速磨合，上手速度較快，減少適應時間，維護和檢查都能切中要害，完成修理，一經(jīng)完成升級改造就立馬能實現(xiàn)良性運轉。

1.4根據(jù)新技術、新工藝的發(fā)展趨勢來選配系統(tǒng)及裝備

有效地完成數(shù)控機床升級改造過程，翻新創(chuàng)新技術，根據(jù)新技術、新工藝的發(fā)展趨勢來選配系統(tǒng)及裝備，把老舊閑置的機器改裝后變成具有新能力的機器。

二、提高數(shù)控銑床四軸改造精度的方法

2.1系統(tǒng)檢查

在進行設備升級改造之前，我們應對數(shù)控機床進行系統(tǒng)檢查，以檢查結果為依據(jù)對機床增加第四軸拿出有效的方案。

2.2修復機床導軌及主軸精度

導軌的作用是導向與承重。導軌的導向精度是機床幾何精度的基礎，所以數(shù)控機床在升級改造時，為了保證精度要求，必須修復導軌的精度。

數(shù)控機床運行時，由主軸夾持著工件或刀具參加表面成形運動，對產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率都有重要影響。因而改造時必須修復主軸精度。

2.3機床伺服系統(tǒng)及總體的調試

數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的調試，主要檢查的是機床伺服系統(tǒng)的位置誤差、實際速度和實際電流三項。而位置環(huán)增益最為直接的表現(xiàn)了數(shù)控機床運動坐標性能優(yōu)劣，并不能夠隨意的放大，如果可以對位置環(huán)增益進行適當調整，則表示其性能為優(yōu)。一般情況下，數(shù)控裝置中的位置伺服系統(tǒng)可分為兩個部分，一部分是位置反饋環(huán)，另一部分是速度反饋環(huán)。即數(shù)控機床伺服系統(tǒng)中有位置反饋和速度反饋兩個回路，可根據(jù)伺服機電參數(shù)手冊進行調試。

數(shù)控機床總體的調試是指在機械、電氣方面做出調試。不但要從失控數(shù)控機床設備上做進一步的修調，盡可能多的消除機械系統(tǒng)之間的間隙，還要從機床電氣參數(shù)上進行優(yōu)化，使數(shù)控機床電氣參數(shù)與機械參數(shù)契合度達到最優(yōu)。

2.4數(shù)控機床總體性能的優(yōu)化

一是數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化。系統(tǒng)正常運行后，要對相對應的各坐標軸參數(shù)進行優(yōu)化調整，比如轉速、增益等，使數(shù)控系統(tǒng)以最佳狀態(tài)進行運行。

二是機床機械部分的調整。對于數(shù)控機床的機械部分，要對其軸間的反向間隙、垂直度和傳動系統(tǒng)的精度進行調整，以使機械部分達到最佳的性能運行狀態(tài)。

三是數(shù)控機床精度的補償。數(shù)控機床的精度補償分為兩部分，一是軸間反向間隙補償，一是絲杠螺距的補償。因為位置反饋編碼器在電動機的末端，半閉環(huán)私服系統(tǒng)消除了軸間的反向間歇，但絲杠本身的間隙仍然存在，把該數(shù)值輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，即可進行間隙自動補償。

結束語

本文總結了數(shù)控銑床四軸改造的優(yōu)勢，為提高改造精度，提出了有效的整改方法和措施。為了提高改造效果，理應選用高質量的零部件，但也引起價格提升，這就要視具體情況綜合考慮。本文對數(shù)控機床四軸升級改造的精度提升較為系統(tǒng)地提出了方法，施之于實踐，成效優(yōu)良。

參考文獻：

[1]陳金英，牛小鐵，石麗娟，等.立式加工中心VDL—1000數(shù)控機床增加四軸的研究[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2011（3）.

[2]張耀滿，于軍，王仁德，等.典型數(shù)控系統(tǒng)應用技術[M].北京機械工業(yè)出版社，2009.

[3]沈軍.數(shù)控機床改造方案的選擇[J].數(shù)控設備網(wǎng)，2005（4）.

作者簡介：

王小軍（1973一），男，講師，研究方向為機械設計與制造、數(shù)控技術。

基金項目：湖南省教育廳科學研究項目（12C1145）