普通車床改造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用研究

覃 峰

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545006）

在過去工業(yè)水平較為落后的時期，制造業(yè)領(lǐng)域中大都是傳統(tǒng)的普通車床，這種車床生產(chǎn)效率較低，對于生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量都不能給予保證，阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。面對這種情況，隨著近年來科學(xué)技術(shù)的不斷提高，各制造生產(chǎn)企業(yè)逐漸將數(shù)控技術(shù)引入到原有的車床之中，依據(jù)車床原有的型號引進(jìn)匹配的數(shù)控系統(tǒng)，通過對車床原有構(gòu)造進(jìn)行改造升級，以實(shí)現(xiàn)普通車床性能的提升，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，數(shù)控系統(tǒng)需要軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)相互結(jié)合起來使用，因此必須要依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計。

1.數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控技術(shù)是以數(shù)字信息為基礎(chǔ)，對機(jī)械運(yùn)動和工作過程加以控制的一種技術(shù)手段，數(shù)控技術(shù)集中了機(jī)械制造、計算機(jī)、傳感檢測及光電等技術(shù)手段，保證了工作的精度，提高了工作效率，還具有一定的柔性自動化特征，這項技術(shù)對于加工制造業(yè)、信息行業(yè)及醫(yī)療器械行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義，推動了這些行業(yè)向智能化、自動化和集成化的方向轉(zhuǎn)變。這項技術(shù)最先始于西方發(fā)達(dá)國家，最先將微電子、計算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到車床的設(shè)計和制造中，取得了良好的效果。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)外市場的不斷開拓，我國逐漸意識到數(shù)控技術(shù)對于生產(chǎn)發(fā)展的重要性，各個領(lǐng)域開始引進(jìn)數(shù)控技術(shù)。工業(yè)制造業(yè)將數(shù)控技術(shù)與我國傳統(tǒng)的普通車床進(jìn)行融合，在一定程度上推動了加工制造業(yè)的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)主要包括車窗本體、數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)三大塊，在傳統(tǒng)的車床中引進(jìn)數(shù)控技術(shù)之后，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流程的自動化、智能化及數(shù)字化，大大提高了產(chǎn)品加工的精度，在保證質(zhì)量的同時也提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率[1]。當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝改變之后，只要改進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的控制程序就可進(jìn)行正常的生產(chǎn)活動，而不必再像過去那樣需要改變生產(chǎn)線了，適應(yīng)性非常好，對于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是十分有幫助的。因數(shù)控技術(shù)自身具有獨(dú)特優(yōu)勢，未來將成為加工制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢。

2.普通車床改造的措施

2.1 重視車床加工工藝的創(chuàng)新

在對普通車床改造時，要注意將實(shí)際生產(chǎn)情況與車床現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成情況結(jié)合起來，重視對加工工藝的創(chuàng)新，通過對加工方法、工序及加工路線的改進(jìn)優(yōu)化，提升車床加工工藝。為保證車床順利實(shí)現(xiàn)工藝的創(chuàng)新，應(yīng)做好必要的準(zhǔn)備工作。首先，在改造前應(yīng)對普通車床的加工工藝做全面分析，并制定加工工藝方案，包括加工工藝圖樣，部件內(nèi)容，工藝路線，加工尺寸、數(shù)量及形狀，與此同時還要制定修正預(yù)案，當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問題時，及時進(jìn)行修改，保證在新的加工工藝操作下，生產(chǎn)的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。其次，創(chuàng)新車床加工工藝，必須要選擇適合生產(chǎn)線發(fā)展的加工工藝，才能有效推動生產(chǎn)流程的發(fā)展。在加工過程中要充分考慮裝夾，并集中工序，工作人員要判斷能否實(shí)現(xiàn)一次完成各個加工工序，如果不能保證一次性完成，就要相應(yīng)地減少更換刀具的次數(shù)。工作人員在進(jìn)行劃分工部時，必須要全面考慮加工的效率及精度，采用恰當(dāng)?shù)募庸こ绦蜻M(jìn)行加工，并嚴(yán)格區(qū)分精加工和粗加工，有效保證產(chǎn)品加工的效率和精度。再次，要創(chuàng)新加工的方法，在保證質(zhì)量的前提下，要選擇效率高工藝簡單的加工方法，在節(jié)約生產(chǎn)成本的同時提高經(jīng)濟(jì)效益。最后，優(yōu)化創(chuàng)新車床加工路線，合理分析每道工序，將沒用的工序及時剔除，從而提高刀具的利用效率。要保證刀具在主軸上的距離，并對部件的長度形成加以把控，縮短加工路線，通過計算編程系統(tǒng)，將表面的粗糙度及精度控制在合理范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)車床加工工藝的優(yōu)化和創(chuàng)新。為保證車床實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)，要選擇合適的操作系統(tǒng)，加強(qiáng)對車床的操控。

2.2 提升車床自動化水平

隨著技術(shù)的不斷普及，車床的自動化水平已有了很大的進(jìn)步，但送料和接料工作還需要由人工完成。為了進(jìn)一步解放勞動力，就需要對車床的自動化水平相應(yīng)提高，如在數(shù)控車床上裝配自動送料和自動接料系統(tǒng)，通過自動化系統(tǒng)能大大提高車床自動化程度。但是一部分工廠出于對成本的考慮，不愿投入更多的費(fèi)用，導(dǎo)致自動化水平較低，阻礙企業(yè)的發(fā)展。為進(jìn)一步降低自動化費(fèi)用，企業(yè)要因地制宜、量體裁衣實(shí)施自動化，在成本可控的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動化水平。數(shù)控車床的自動接料比較簡單，一個氣缸、一個料斗、一條傳輸帶就可以完成全部的動作，自動送料很復(fù)雜，不同的毛坯材料形狀、材質(zhì)、長短、重量，都會有不同的送料方式[2]。車床長料自動送料有推料法與拉料法兩種。推料指的是推料設(shè)備位于數(shù)控車床外，用推力把長棒料從主軸通孔推入車床；拉料指拉料裝置位于車床內(nèi)，用拉力把長棒料從主軸通孔拉入車床。推料法有成熟的商品化設(shè)備，如可以放置多根棒料的儲料式長棒料自動送料機(jī)、放置單根棒料的單管油浴式長棒料送料機(jī)和重錘式長棒料送料機(jī)，拉料法投入很小，因商業(yè)化的價值不高，研究和推廣的人都很少，但拉料法自動送料裝置的使用效果不亞于推料法的送料機(jī)，投資少、見效快，針對這兩種形式的自動化裝置，企業(yè)應(yīng)該依據(jù)自身實(shí)際情況做出調(diào)整，提升車床自動化水平，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.普通車床改造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

3.1 選擇數(shù)控系統(tǒng)

不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)功能存在著一定的差異，一般來說價格越貴檔次越高，功能也就越齊全，系統(tǒng)的性能也就越好，因此企業(yè)在購買數(shù)控系統(tǒng)的時候要結(jié)合自身發(fā)展情況，選擇適合本企業(yè)發(fā)展所需要的類型。要注意以下幾點(diǎn)：首先，選擇符合本企業(yè)生產(chǎn)線特征的數(shù)控系統(tǒng)，保證購進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)能支撐企業(yè)的正常生產(chǎn)活動，而且要將以后產(chǎn)業(yè)鏈條升級的因素納入到購買的影響因素之中，為以后的設(shè)備升級做好準(zhǔn)備。其次，注意調(diào)整車床的類型，對于一些數(shù)控系統(tǒng)要求與具體型號的車床相匹配，如果現(xiàn)有的車床不能支撐數(shù)控系統(tǒng)，就會造成一定程度的浪費(fèi)，不能發(fā)揮出數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢。最后，在普通車床改造過程中，對數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用要依據(jù)車床自身的精密度及準(zhǔn)確性來選擇，這樣就能夠避免在信號輸入和輸出的過程中出現(xiàn)不準(zhǔn)確、滯后等問題?？v向進(jìn)給系統(tǒng)的功能是帶動大拖板實(shí)現(xiàn)左右方向的運(yùn)動，這樣步進(jìn)電機(jī)就要安裝在縱向絲桿的右端，具體進(jìn)行改造的時候，就要將絲桿、溜板箱等拆下來，不產(chǎn)生傳動，之后連接袖套，要將螺母進(jìn)行加工改造并符合車窗安裝的要求[3]。當(dāng)下最為常見的數(shù)控系統(tǒng)主要有華中I型、日本的FANUC系統(tǒng)、LBNC系統(tǒng)及GSK980系統(tǒng)，這幾種數(shù)控系統(tǒng)均符合國際標(biāo)準(zhǔn)，可以顯示動態(tài)坐標(biāo)情況，同時也實(shí)現(xiàn)了自動化換刀、加工及車螺紋等，是很理想的數(shù)控系統(tǒng)。

3.2 嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)用

嵌入式系統(tǒng)涉及到硬件電路設(shè)計及軟件系統(tǒng)，對硬件電路進(jìn)行設(shè)計時要包括對處理器外圍電路的設(shè)計，并依據(jù)要求正確使用接口電路，在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置LCD控制器，它能夠?qū)⑾到y(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)、信息及時鐘顯示在液晶屏幕上，及時反映出各種信息。通訊模塊電路需要設(shè)置串口通信模塊，當(dāng)下主要以串行通信的方式接入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，設(shè)置調(diào)試電路對內(nèi)部芯片進(jìn)行必要的測試，為了更好地為普通車床進(jìn)行供電，必須要保證提供多種電壓才能推動其正常運(yùn)行。除了對硬件電路設(shè)計之外，還要對嵌入式系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行合理的設(shè)計，系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)動控制單元能夠采集到車床發(fā)出的各種數(shù)據(jù)及指令，利用采集到的數(shù)據(jù)和信息實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的加工處理，并結(jié)合特定的指令采取對應(yīng)的措施。當(dāng)出現(xiàn)一定的故障時就會通過軟件系統(tǒng)傳回到嵌入式模板中，并選擇對應(yīng)的解決程序進(jìn)行處理。通過軟硬件之間的相互配合，工作人員實(shí)現(xiàn)了可視化的信息交流模式，監(jiān)控每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可大大提高工作的準(zhǔn)確性和效率，有助于推動企業(yè)的發(fā)展。

3.3 選擇操作系統(tǒng)

為了更好地支持?jǐn)?shù)控機(jī)床發(fā)揮出高效的作用，要選擇與數(shù)控系統(tǒng)相互匹配的操作系統(tǒng)，其中Windows CE、Linux系統(tǒng)具有強(qiáng)大的功能，其中Windows CE系統(tǒng)是專門針對嵌入式機(jī)械設(shè)備所設(shè)計的電腦環(huán)境，是典型的擁有無限內(nèi)存的無磁盤系統(tǒng)，專門被設(shè)計為針對小型號設(shè)備使用的操作系統(tǒng)，它可以使移動技術(shù)與普通車床中的Windows桌面技術(shù)實(shí)現(xiàn)良好的整合，運(yùn)行穩(wěn)定，協(xié)調(diào)性很強(qiáng)[4]。對于工業(yè)制造行業(yè)來說，為了保證各種錄入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要對采集的儀器做出較高的要求，傳統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)形式是通過手工測量，工作效率較為低下，而且對于整個系統(tǒng)的控制效率也難以符合生產(chǎn)發(fā)展的趨勢，而Windows CE徹底地改變了過去的難題，它能夠?qū)l碼掃描裝置與數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)一體化，支持離線操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性、自動化，保證數(shù)據(jù)能夠自動存儲、即時顯示及自動上傳，對于數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確性有極大的保證，非常適合普通機(jī)床系統(tǒng)升級后的運(yùn)行。

4.結(jié)語

快速高質(zhì)的發(fā)展趨勢已經(jīng)成為每個企業(yè)所追求的目標(biāo)，因此必須要改進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，及時對不符合時代發(fā)展的設(shè)備進(jìn)行升級換代。數(shù)控技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)快速發(fā)展的產(chǎn)物，具有高速、自動化等特點(diǎn)，當(dāng)被運(yùn)用到工業(yè)制造領(lǐng)域時，可用來對普通車床進(jìn)行必要的改造。在普通車床中融入數(shù)字控制系統(tǒng)，會轉(zhuǎn)變低下的生產(chǎn)效率，以數(shù)字化精確控制生產(chǎn)質(zhì)量，提高企業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控技術(shù)被逐漸推廣，已成為工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。