機械加工車間普通數(shù)控機床改造探討：普通機床與數(shù)控機床的區(qū)別以及改造的注意事項
普通機床指的是需要有至少一個人工進行操作才能工作的機床設(shè)備。數(shù)控機床指的是可以由一個或者沒有人工進行操作就能工作的機床設(shè)備。那么，兩者的區(qū)別是什么，普通機床能改造成數(shù)控機床嗎?帶著這些問題，我們接著往下看吧。
中國作為機床大國，為了進步機床的數(shù)控化率，對通常機床進行數(shù)控改造不失為一種上策。一些發(fā)達國家如德國、美國、日本等就非常重視對機床的改造，而且已形成了一個完善的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)系的改造體系。因為技能的不斷進步，機床改造已成為一個永久的課題。怎樣將一臺普通車床改造成數(shù)控車床？
在目前的環(huán)境及條件下，一般的普通機床需要由一個工人來操作機器設(shè)備才能工作，而且普通機床的操作工也是需要有一定技術(shù)才能上崗。就目前行情來看，一個普通機床熟練操作工需要對工件足夠熟悉，以及對機床的操作足夠熟練才可以，并且操作機床熟練工的工資成本偏高。
在如此高的用人成本面前，很多企業(yè)會首先考慮將普通機床改成數(shù)控機床，來達到單機自動化的水平，這樣至少在技術(shù)層面能降低門檻，在人員替換調(diào)整的過程中，至少不會像普通機床一樣需要那么高的技術(shù)要求。同樣，技術(shù)門檻降低后，人員的選擇就會增多，用人成本也會降低，這是目前發(fā)展的趨勢。
中國應(yīng)在這方面加大宣揚力度，走出一條合適中國國情的機床的數(shù)控改造之路。
一、機床數(shù)控改造的含義
1．節(jié)省資金。
機床的數(shù)控改造同置辦新機床比較，通常可節(jié)省60%~80%的費用，大型及特別設(shè)備尤為顯著。通常大型機床改造只需花新機床置辦費的1/3。即便將原機床的構(gòu)造進行完全改造晉級，也只需花費采購新機床60%的費用，并能夠使用現(xiàn)有地基。
2．功用安穩(wěn)牢靠。
因原機床各基礎(chǔ)件通過長時間時效，簡直不會發(fā)生應(yīng)力變形而影響精度。
3．進步出產(chǎn)功率。
機床經(jīng)數(shù)控改造后，即可完成加工的自動化，功率可比傳統(tǒng)機床進步3~7倍。對雜亂零件而言，難度越高，成效進步得越多。且能夠不必或少用工裝，不只節(jié)省了費用，而且能夠縮短出產(chǎn)準備周期。
二、數(shù)控機床與普通機床的區(qū)別：
數(shù)控機床是數(shù)字控制機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。
普通車床是能對軸、盤、環(huán)等多種類型工件進行多種工序加工的臥式車床，常用于加工工件的內(nèi)外回轉(zhuǎn)表面、端面和各種內(nèi)外螺紋，采用相應(yīng)的刀具和附件，還可進行鉆孔、擴孔、攻絲和滾花等。普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。
用戶不能隨意更換機床附件，如使用超出說明書規(guī)定的液壓卡盤。制造廠在設(shè)置附件時，充分考慮各項環(huán)節(jié)參數(shù)的匹配。盲目更換造成各項環(huán)節(jié)參數(shù)的不匹配，甚至造成估計不到的事故。 使用液壓卡盤、液壓刀架、液壓尾座、液壓油缸的壓力，都應(yīng)在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，不允許任意提高。
三、普通機床改數(shù)控機床需要注意的地方：
隨著機床工業(yè)的不斷進步，機床改造逐漸成為一個熱門的的話題。很多地區(qū)現(xiàn)在還是以普通機床居多，將這些普通機床改造為數(shù)控機床，提高產(chǎn)能和效能，成為新的經(jīng)濟增長點。那么，一臺普通機床如何才能成功升級為數(shù)控機床呢?
1、數(shù)控化改造的內(nèi)容
普通機床(生產(chǎn)線)進行數(shù)控化改造，施工過程主要分為幾個方面：第一是恢復(fù)原機床的功能，對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復(fù)。第二是控制系統(tǒng)NC化，將普通機床改造成NC機床、CNC機床(即數(shù)控化機床)。第三是進行加工性能的翻新，以提高精度、效率和自動化程度。第四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，將新技術(shù)應(yīng)用在待改造機床上，提升其整體性能。
2、普通機床數(shù)控化改造中主要機械機構(gòu)的改造
要求機床數(shù)控改造時要盡量達到較高的靜動態(tài)剛性，運動副之間的摩擦系數(shù)小、傳動無間隙、功率大，便于操作和維護。
3、機床數(shù)控改造主要步驟：
1).機械修理與電氣改造相結(jié)合。
2).先易后難，先局部后全局。
3).根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng)。
4).落實參與改造人員和責(zé)任。
5).改造范圍與周期的確定。
6).改造的技術(shù)準備。
總之，不能認為裝數(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，才能獲得預(yù)期的改造項目。
所以，在選擇要將普通機床改數(shù)控機床的時候，還是需要找更專業(yè)的企業(yè)來完成技術(shù)層面的工作，通過更多案例和實地考察，以及更多的數(shù)據(jù)來確保在改造的過程中能夠順利完成，因為一臺普通機床可能成本不高，但是改數(shù)控機床的成本卻不低。不過，在選擇數(shù)控改造的同時，可以更多的參考其他自動化升級方面，比如工業(yè)機械手改造，全自動送料系統(tǒng)等等，都是目前企業(yè)自動化改造提升的重點項目。
四、機床數(shù)控改造的方案
1．數(shù)控體系的挑選
數(shù)控體系是機床的中心，在挑選時，要對其功用、經(jīng)濟性及修理服務(wù)等進行歸納思考，盡量選用名牌產(chǎn)品。依據(jù)被改機床的構(gòu)造、功用及被加工零件的精度來挑選數(shù)控體系。既要功用相匹配，又要盡量削減過剩的數(shù)控功用。這樣一方面可防止資金浪費，另一方面也可防止因數(shù)控體系雜亂而增加的故障率。
當前數(shù)控體系主要有三種類型：步進電機拖動的開環(huán)體系;異步電機或直流電機拖動光柵丈量反應(yīng)的閉環(huán)數(shù)控體系;交/直流伺服電機拖動編碼器反應(yīng)的半閉環(huán)數(shù)控體系。其間步進電機拖動的開環(huán)體系，其伺服驅(qū)動設(shè)備主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。該體系位移精度較低，但構(gòu)造簡略、調(diào)試修理便利、質(zhì)量安穩(wěn)牢靠、成本低、抗干擾功用強、對環(huán)境室溫需求不高，易改裝成功。適用于精度需求通常的中小型機床的改造，也是當前數(shù)控改造中使用最為廣泛的一種。異步電機或直流電機拖動光柵丈量反應(yīng)的閉環(huán)數(shù)控體系控制精度高，但在構(gòu)造上比開環(huán)進給體系雜亂，工作量大，成本也高，調(diào)試艱難，通常不選用。交/直流伺服電機拖動編碼器反應(yīng)的半閉環(huán)數(shù)控體系，其精度介于前二者之間，構(gòu)造與調(diào)試都較閉環(huán)體系簡略，適用于控制精度需求較高的大、中型機床的改造。
2．機械有些改造
機床數(shù)控改造后應(yīng)到達較高的靜動態(tài)剛度，為此需求運動副之間的摩擦系數(shù)小、傳動無空隙、功率大，而且便于操作和修理等。
對數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有原精度外，還要有杰出的耐摩性和小的摩擦阻力。當前多使用在原導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶，能防爬，并具有自潤滑性，可進步導(dǎo)軌壽數(shù)，工作量小、周期短、費用低。
傳動鏈的精度受傳動絲杠和齒輪副的影響。滑動絲杠報價低，但難以滿意精度需求較高的零件加工;滾珠絲杠摩擦丟失小，傳動功率可在90%以上，傳動活絡(luò)、精度高、壽數(shù)長，且能夠下降電機發(fā)動力矩，可滿意較高精度零件的加工需求。
為確保傳動精度，數(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比通常機床高，要到達無隙傳動。消除齒輪副的傳動空隙有柔性調(diào)整法和剛性調(diào)整法兩種。柔性調(diào)整法構(gòu)造雜亂，傳動剛度低;剛性調(diào)整法傳動剛度高，構(gòu)造簡略。
五、機床數(shù)控改造實例分析
現(xiàn)以經(jīng)濟型數(shù)控車床為例說明改造要點。
1．挑選數(shù)字控制體系。
進口數(shù)控體系有日本Fanue、德國Siemens、美國MCS-8051體系等。國產(chǎn)數(shù)控體系主要有華中數(shù)控、廣州數(shù)控體系等。這些體系均有直線插補、圓弧插補、車公/英制螺紋、刀具補償、空隙補償、刀具自動轉(zhuǎn)位等功用，功用安穩(wěn)，價錢適中，操作面板簡略直觀，有發(fā)動鍵、暫停鍵、單段/連續(xù)開關(guān)、連續(xù)進給鍵、急停鍵、鍵盤、顯示屏等。不但控制弱電，而且對主軸變速、刀架轉(zhuǎn)位、主軸啟停與換向及其他一些輔助性動作也能通過指令控制。
2．滾珠絲杠副改造。
為了完成絲杠無隙傳動，應(yīng)將原機床的滑動絲杠改換成滾珠絲杠副。此項不屬必改項，如對機床精度需求不高時，能夠通過預(yù)緊原螺母的方法消除傳動空隙。
3．步進電機選用。
車床進給傳動有些改造時要拆除機械傳動機構(gòu)，代之以步進電機經(jīng)齒輪或同步帶、減速驅(qū)動絲杠，帶動刀架移動?？v向步進電機固定在床身上，橫向步進電機固定在床鞍上。如步進電機的轉(zhuǎn)矩足夠大及構(gòu)造許可的情況下，也能夠不必減速驅(qū)動機構(gòu)，由步進電機直接與滾動絲杠相連。
4．自動刀架安裝。
將原車床的刀架換成自動轉(zhuǎn)位刀架。臥式車床自動轉(zhuǎn)位刀架最常見的型式是螺旋型四轉(zhuǎn)位刀架，拆除小拖板后將刀架調(diào)整好高度安裝在中拖板上，由數(shù)控體系直接控制，功率高，工藝功用牢靠。
5．安裝光電編碼器
加工螺紋時為了確保步進電機進給與主軸的旋轉(zhuǎn)相配合，切削出固定螺距、固定起點、多頭螺紋等量分度的螺紋，通常在主軸尾部安裝增量式光電編碼器。切制螺紋時，編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，同時發(fā)出與主軸轉(zhuǎn)角相對應(yīng)的脈沖信號，控制刀架縱向移動。
6．導(dǎo)軌改造。
為防進給部件爬行，影響運動平穩(wěn)性和定位精度，可選用兩種方法，一種是將原導(dǎo)軌貼軟帶;另一種是改為滾動導(dǎo)軌。當機床精度需求不高時，通常不做導(dǎo)軌改造。
7．主軸變速機構(gòu)。
主軸變速改造通常選用交流異步電動機變頻調(diào)速體系，由CNC控制變頻器、變頻器驅(qū)動交流異步電動機完成自動無級變速。在自動化程度需求不高的情況下，機床主軸變速有些可不做改動，這樣可大大下降改造成本。
六、改造實例
本文以CA6140普型車床數(shù)控化改造為例，介紹總體方案設(shè)計，機械改造設(shè)計和數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)數(shù)控車床的性能要求，確定進給運動的快速定位速度：Z軸為3m/min;X軸為1m/min;脈沖當量：Z向為0.01mm/脈沖;X向為0.005/脈沖。
1、總體方案設(shè)計
數(shù)控系統(tǒng)自行研制，基于8301單片機為控制核心，以步進電機為伺服驅(qū)動裝置，以工作臺和刀架為執(zhí)行部件構(gòu)成一個開環(huán)控制系統(tǒng)?？傮w方案設(shè)計如圖1所示：
2、機械部分改造設(shè)計
根據(jù)CA6140車床的實際，本著對車床的改動盡可能少，改造成本低的原則，機械部分改造方案如下：
1)、保留車床主軸旋轉(zhuǎn)主運動;
2)、縱橫向運動的改造均是卸掉托板上的手輪或手柄，通過對1對齒輪副組成減速裝置，然后與相應(yīng)的步進電機相連接。
3)、設(shè)計一四工位電動轉(zhuǎn)位刀架，由1個三項異步電機帶動。
4)、自行研制基于8301單片機的控制系統(tǒng)。
5)、在刀架的縱橫向運動中，設(shè)置安全超程限位保護裝置。
3、微機數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計
1)、硬件系統(tǒng)
采用8301單片機數(shù)控系統(tǒng)，外接一片27256(32kx8)EPROM存儲系統(tǒng)軟件，一片62256(32kx8)靜態(tài)RAM存放加工程序和數(shù)據(jù)，采用擴展的8255和8155接口芯片處理鍵盤、顯示器和進步電機的驅(qū)動刀架控制及滿足插補要求。
2)、軟件設(shè)計
根據(jù)硬件框圖，結(jié)合系統(tǒng)功能要求，可編制函數(shù)控制器數(shù)控系統(tǒng)軟件，軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化程序、鍵處理及顯示程序、輸入數(shù)控處理程序、插補計算程序、步進電機輸出控制程序和管理程序等，其中插補程序的實時性強，根據(jù)G1、G2、G3等插補指令進行計算，分別向X、Z軸發(fā)出進給脈沖，步進電機輸出控制程序用來控制X、Z向步進電機的脈沖分配，管理程序負責(zé)對微機數(shù)控系統(tǒng)軟件的各個程序和任務(wù)進行調(diào)查管理，以及對操作鍵、編輯器等引起的中斷進行處理。
七、應(yīng)注意的問題
1、施工隊伍的挑選。
改造效果很大程度上依賴于施工隊伍的素質(zhì)，應(yīng)重視。
2、現(xiàn)場調(diào)試。
此階段應(yīng)嚴把質(zhì)量關(guān)，并為驗收作準備。
3、驗收。
驗收通常有兩個內(nèi)容：(1)標準樣件的試切削，按照標準制定切削程序。在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削，以此檢驗機床剛度、切削力、噪聲、運動軌跡和關(guān)聯(lián)動作等是否合格。(2)機床精度的校驗。改造后機床的控制精度應(yīng)以體系本身的功用(如步進尺寸等)與標準計量器具(如激光干涉儀)對照檢查，這樣可用得到的數(shù)據(jù)補償位置丈量體系，從而進步機床精度。同時還應(yīng)與改造前機床的各項功用和精度作對比，獲得量化的指標差。機床的各項機械功用指標都應(yīng)到達標準需求，幾何精度要在規(guī)定的范圍之內(nèi)。
4、改造資料的留存。
機床改造后還應(yīng)從施工單位索取改造圖紙、資料和改造記錄等，將其匯總、整理、歸檔。保持資料的完整對設(shè)備今后的安穩(wěn)運行十分重要。
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于普通車床的知識技巧了，學(xué)習(xí)以上的機械加工車間普通數(shù)控機床改造探討：普通機床與數(shù)控機床的區(qū)別以及改造的注意事項知識，對于普通車床的幫助都是非常大的，這也是新手學(xué)習(xí)數(shù)控專業(yè)所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問題可以點擊右側(cè)人工服務(wù)，我們會有專業(yè)的人士來為您解答。
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