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。利用電子技術和計算機技術對車床進行數(shù)控化改造，對提高生產(chǎn)效率、保證加工質量、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)實質上是在閉環(huán)控制基礎上，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一圈，傳感器也要轉一圈，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刀架或盤式回轉刀架，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。