普通車床如何進行數(shù)控化改造？

引言：隨著制造業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高，機床數(shù)控化率相應提高。利用電子技術(shù)和計算機技術(shù)對車床進行數(shù)控化改造，對提高生產(chǎn)效率、保證加工質(zhì)量、進一步提高車床設備的先進性，不僅具有可行性，還具有經(jīng)濟性。本文就車床的數(shù)控化改造談幾點看法。

       普通機床的數(shù)控化，就是在盡量保留利用原有機床的功能的基礎(chǔ)上，添加新的功能，提高其機械性能以提高機械生產(chǎn)的效率。一般來說機床數(shù)控化改造主要有以下幾方面的內(nèi)容:對原有機床進行檢修，盡量恢復原有功能;在原有機床上加裝控制系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字化;對其機械部件進行改造和加工，以提高其加工精度。

       下面從以下幾個方面對普通機床的數(shù)控改造進行闡述:

       ( 一 ) 數(shù)控系統(tǒng)

       我們可以根據(jù)車床的現(xiàn)狀和使用要求選擇控制系統(tǒng)。首先我們要認識到不同系統(tǒng)的不同功能和所產(chǎn)生的利弊。

       (1 )開環(huán)控制系統(tǒng)：開環(huán)控制系統(tǒng)的特點是沒有反饋裝置，所以不能及時的糾正偏差，由此帶來了控制精度差的缺點。不過系統(tǒng)簡單，工作可靠，成本低廉。

       (2 )閉環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是裝有反饋裝置，通過偏差信號來調(diào)整輸出。這樣系統(tǒng)可以消除工作中的各種誤差及產(chǎn)生干擾，提高加工精度。但是相對成本有所提高，環(huán)境要求較高，這樣就提高了系統(tǒng)的設計和調(diào)試成本。

       (3 )復合控制系統(tǒng)：復合控制系統(tǒng)實質(zhì)上是在閉環(huán)控制基礎(chǔ)上，附加一個輸入信號的順饋通路。復合控制對自身零件的要求很高，因此提高了成本，但是在保持閉環(huán)控制的加工精度的基礎(chǔ)上，也很好的保持著開環(huán)控制的穩(wěn)定性。

       進行選擇時，對于要求不是很高的經(jīng)濟型數(shù)控機床，應選用開環(huán)控制;對于一些精度要求高的鏜銑床、超精車床、超精銑床等，應用閉環(huán)控制;對于一些既要就加工精度又要就系統(tǒng)穩(wěn)定的機床，應用復合控制系統(tǒng)。

       其次在確定了控制系統(tǒng)的類型后適當?shù)倪x擇控制制造商，世界上性能及信譽較好的有西門子(德國)、發(fā)那科(日本)、三菱(日本)、N U M (法國) 、F A G O R ( 西班牙)等。詳細了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點及性能價格比等指標，選擇適用的產(chǎn)品。

      ( 二 )機械部分的改造。

       (1 )滑動導軌副。對數(shù)控車床來說，導軌除了應該具有臥式車床導軌的精度和工藝性外，還要有良好的耐磨性，并減少因摩擦力而致死區(qū)。同時還要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。一般臥式車床的導軌材料為HT200，機床改造時可在原床鞍下滑面經(jīng)機械加工后貼一層聚四氟乙烯軟帶。聚四氟乙烯軟帶與鑄鐵配合時，具有良好的減磨性能，動摩擦因數(shù)約為鑄鐵的1/8～1/3，能有效地防止機床的爬行。此外，床鞍與床身、中滑板與小滑板應接觸均勻，接觸面積不應小于70%，接觸點數(shù)不應小于10點/cm2，這是保證加工精度和尺寸一致性的關(guān)鍵之一。

       (2 )絲杠傳動副。一般數(shù)控車床或數(shù)控系統(tǒng)要求采用滾珠絲杠副傳動，目的是為了提高機床的進給精度，減小傳動副的摩擦阻力。根據(jù)JB/T 2886—2008絲杠精度標準可知，滾珠絲杠分為九級。臥式車床使用的是7級精度的滑動絲杠。將3級精度的滾珠絲杠與7級精度的滑動絲杠比較，從精度來講，二者的差異并不大，因此建議選用3級滾珠絲杠來替換原有絲杠。這樣的好處是傳動速度快，反向靈敏，精度較高，所需轉(zhuǎn)矩小。

       (3 )拖板系統(tǒng)。拖板的運動是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對象，不論是點位控制還是連續(xù)控制。被加工零件的最后坐標精度將受拖板運動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響，尤其是用步進電動機作為拖動元件的開環(huán)系統(tǒng)更是如此。因為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運動，而沒有位置檢測和反饋，故實際移動值和系統(tǒng)指令值的差別造成加工誤差。因此，除了床鞍、中滑板（小滑板已被取消）配合精度要求較高外，在傳動裝置的布局上還應采用減速齒輪箱來提高傳動轉(zhuǎn)矩和傳動精度（分辨率為0.01mm）。

       (4 )主軸同步傳感器。主軸同步傳感器的作用就是傳遞信息給數(shù)控裝置，保持主軸的速度和刀架進給量一致。安裝時要求機床主軸轉(zhuǎn)一圈，傳感器也要轉(zhuǎn)一圈，這樣才能保證發(fā)給數(shù)控裝置的信號準確，車削螺紋時不亂扣。

       (5 )車刀刀架的改造。將原來的小滑板拆掉，改用四刀位的自動回轉(zhuǎn)刀架或盤式回轉(zhuǎn)刀架，數(shù)控系統(tǒng)最多能控制4～12把車刀，可順時針連續(xù)換刀。

       最后，改裝完成后要對所改裝的機床進行測試，通過生產(chǎn)能力和生產(chǎn)精度的檢測來檢驗改裝后的機床是否滿足了改裝的要求，對機床進行批量檢測時，要確定各項指標都在指定范圍內(nèi)。測試人員必須按照確定好的步驟和準則來進行操作，在測試過程中，要進行隨時記錄，在確認安全系統(tǒng)正常的情況下，對各項指標一一進行測量。