浅谈利用数控技术改造普通车床

摘要：介绍了我国数控机床技术的现状，分析了车床数控改造的必要性。对数控系统、主轴箱、进给系统以及刀架的改造进行了比较详细的论述。最后提出车床数控改造的注意事项。

关键词：数控技术;改造;车床

1我国数控机床技术的现状

随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，反映国家的机械制造业水平，也成为衡量一个国家综合实力的重要标志。目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全满足国内市场需求。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。我国机床工业产值已进入世界第3名，机床消费额上升到世界排名第2位，其中普通机床占80%左右。重视对现有机床的改造，利用数控技术对普通机床进行改造，降低成本，为企业提高生产效益。

2车床数控改造的必要性

普通机床因为自身的原因，无法加工含有曲线、曲面等复杂的零件，而且加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长等缺点，利用数控技术改造后的简易数控机床不但可加工含有曲线、曲面等复杂的零件，而且能够实现加工的柔性自动化，同时加工效率也比传统机床提高3-10倍。简易数控系统有很多优点，操作方便，工作可靠，编程简单，而且价格也低廉，仅为全功能数控系统价格的三分之一至十分之一，特别适用于形状简单的中小批量、多品种零件的重复生产。机床数控改造的市场很大，有着广阔的发展前景，为生产企业降低加工成本，提高生产效率有较大的帮助。

3车床数控改造的主要内容

数控系统改装大体可以分为两类:一类是现有普通机床上加装数控装置和可编程控制器，另一类是采用更先进的数控系统代替现有数控机床的控制装置。机床改装主要是将机床原有的传动进给系统:主轴箱一走刀箱一溜板箱的传动链改为直接由步进电机驱动机床纵、横两根丝杠的传动机构，以实现由步进电机控制车床两坐标运动的方向、速度、位移量，自动加工出所需的零件。其次是根据生产现场的实际情况，适当进行一些辅助改造，如增加电动转位刀架、安装主轴脉冲发生器、配备电动夹具(电动卡盘、电动液压尾座)、改普通丝杠为滚珠丝杠等，以形成功能更为齐全，适应性更强的数控车床。

3.1数控系统的改造

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小的优点，是普通车床数控改造实现机电一体化的理想控制装置。数控系统采用可编程控制器(PLC)控制，主轴脉冲器的安装，在改造中因为原有的主轴与拖板之间的联系被破坏，为了实现螺纹加工的自动化，必须在主轴上安装一传感器来起到微机与刀具之间的联系作用.安装步骤是先将主轴脉冲发生器安装在支架上，然后装上从动齿轮，再把主动齿轮装在床头箱主轴输出端，最后进行总装。用PLC改造传统继电器控制系统是很好的方法，它可以充分发挥PLC高可靠性、高抗干扰的特点，寿命长、维修量少、查找外部线路简单。用PLC对系统进行逻辑控制和变速位置的数据处理，较好地实现了原工艺要求，简化了线路，提高了可靠性和机床的运行率。

3.2主轴箱的改造

主轴部件是机床中最重要的组成部件之一，是体现整台机床技术水平的一个主要标志。如果要提高车床的自动化程度，或者所加工工件需在加工过程中自动变换切削速度，可用双速和四速电动机代替原车床的主电动机。由于多速电动机的功率是随着转速的变化而变化的，应选择功率大一些的电动机。也可采用主轴变频器改造，但费用较高。对普通车床进行数控改造时，一般可保留原有的主传动系统和变速操纵机构，这样既保留了车床的原有功能，又简化了改造量。我们就采取这种方式，对主要轴承进行精度恢复;校正主轴回转精度;将顶盖改为透明材料，便于主轴箱传动的观察;同样改造了变速箱前部，也安装了透明材料，便于学生观察工作原理。

3.3进给系统的改造

CA6136型普通车床采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动，也无法实现自动控制进给。另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等等，在进行普通机床数控化改造时，利用滚珠丝杠副摩擦损失小，传动效率高的特点，都将滑动丝杠副更换为滚珠丝杠副。在满足机床要求的前提下，为减少中间环节带来的传动误差，我们将步进电机与丝杠副通过联轴器直接联接，用PLC进行控制。拆掉原机床的进给箱和溜板箱，利用原机床进给箱的安装孔和销钉孔安装步进电机和一对齿轮的箱体。滚珠丝杠仍安置在原丝杠的位置。

安装纵向(Z向)步进电机时，先将原来的丝杠车短、车细后装在轴套内，再装在丝杠挂脚内，并且在丝杠挂脚内与步进电机输出轴通过销固定(使用时要落下开合螺母)。为了减小机床冲击惯性和进给失步，应将机床纵向手轮与变速机构拆除。安装横向(X向)步进电机时，将横向进给丝杠车细，装上联接套并与步进电机输出轴固定，且一同固定在溜板上。

3.4刀架的改造

普通机床刀架因为无法自动换刀，所以必须更换为电动刀架，以便实现数控机床快速准确的自动换刀功能，回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制。更换装有减速器的自动回转刀架，刀架本身要求带有三相异步电动机。安装自动回转刀架时，把原有的刀架连同小拖板一起拆除，将自动刀架底座下止口凸白国柱(带偏心套)与中拖板的定位孔相配合，并调整偏心套使自动刀架与中拖板的左侧面对齐，刀架四面与机床X、Z轴平行.最后用四个螺钉与中拖板固定。

4.车床数控改造的注意事项

车床数控改造过程需要保持机床稳定的性能。机床改造后的整机精度受原机床的几何精度影响很大，所以应在改造前通过对原机床进行大修，或者对原机床的机械部分重新装配加工来恢复机床的几何精度。采用数控软件控制机床各部分，更加可靠。注意控制车床数控改造的成本，机床尽量改造为经济型数控车床，原机床的传动系统能用的尽量利用不要换，增加步进电机控制进给，机床的原有功能也应尽可能地保留，让机床兼有数控和手动操作的双重功能。

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