普通车床的数控化改造分析及数控装置的选择

阙焱彬　付　晋

[摘要]当前随着新知识经济时代的到来，科技领域日新月异的发展，企业中传统普通车床现有的加工技术已很难适应现代制造业的需求。文章针对普通车床数控化改造的内容及数控装置的特点进行探讨。

[关键词]普通车床；数控化改造；数控装置

[作者简介]阙焱彬，柳州职业技术学院机电工程系教师，研究方向：机械制造及加工，广西柳州，545006；付晋，烟台工程职业技术学院数控技术系教师，研究方向：数控编程及加工工艺，山东烟台，264006

[中图分类号]TG659

[文献标识码]A

[文章编号]1007-7723(2009)02—0037—0001

一、普通车床数控化改造分析

数控车床作为机电一体化的典型产品，是机械制造业中使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床，主要用于加工各种轴类、盘类等回转体零件。其可以很好地解决现代制造中的复杂形状回转类零件的加工问题，能稳定加工质量，提高劳动生产率。但其价格较昂贵、一次性投资大，往往使企业心有余而力不足。我国作为机床大国，数控化的道路漫长，对普通车床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。普通车床的数控化改造具有针对性强、大大节约原材料和资金以及扩大机床应用范围等优点，因此，走改造之路不失为上策。

(一)可行性

普通车床改造成数控车床是指对普通车床某些部位机械结构做一定的改造，加上数控装置，从而使普通车床具有数控加工能力。

从提高资本效率出发，改造闲置设备，能发挥车床的原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值；数控改造费用低，减少了投资额，经济性好。数控改造费用仅为新购一台数控车床费用的15％。25％，同购置新车床相比，一般可以节省75％～85％的费用；增强了功能，如圆弧加工、锥度加工，这是传统加工方法难以实现的；交货期短，可满足生产急需。

(二)市场效益

机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。用普通车床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。社会拥有大量的普通车床，把这种车床改造为数控车床，会收到良好的经济效益。还有许多学校的实习工厂，如果把普通车床改造为数控机床，在降低成本的同时，又方便了教学和培训的各环节。

二、普通车床数控化改造的内容

车床的数控化改造主要内容包括以下几点：一是技术更新或技术创新。为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造；其二是恢复车床十八项精度，对存在的故障部分进行诊断并恢复；其三是翻新。为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度，对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是NC化，在普通车床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床。具体内容包括：总体设计方案的确定、对机床导轨进行改造设计和自动回转刀架的选型和安装等。

三、数控装置的选择

分析了改造的可行性和确定改造内容后，应进行有针对性的数控系统装置的选择。

目前市场上数控系统的类型比较多，选择前首先应对拟改造的数控机床自身功能有一个充分的了解，可依据价格合理、技术先进、服务方便的原则选择数控系统。在经济能力许可的情况下，尽量选用名牌产品。此类数控系统，零件筛选严格、制造工艺规范可靠，对出现的因电器元件故障或提前失效引起的设备故障，有极好的预防作用。而且也应注重数控系统的功能选择。不应单纯追求数控系统的高性能指标，这对于实现较高的性能价格比非常重要。数控系统所具有的功能要与准备改造的数控机床所能达到功能相匹配，尽量减少过剩的数控功能。因为数控系统功能过剩，一方面浪费资金；另一方面，还可能潜伏由于数控系统复杂程度的增加而带来的故障率增加的隐患。数控系统主要有三种类型：开环数控系统、半闭环数控系统和闭环数控系统。在改造时应根据具体情况进行选择，在实际的改造过程中通常采用开环数控系统和半闭环数控系统。

(一)步进电动机驱动，没有检测反馈的开环数控系统

该系统的主要特征是控制电路变换一次指令脉冲信号，电动机就转动一个步距角。数控系统输出的进给指令信号通过环形分配器来控制驱动电路，它以变换脉冲的个数来控制坐标位移量，以变换脉冲的频率来控制位移速度，以变换脉冲的分配顺序来控制位移方向。因此，该控制方式的最大特点是控制方便、结构简单、价格便宜。但机械传动误差没有经过反馈校正，位移精度不高。早期的数控改造均采用该控制方式，该类控制方式所配的数控装置也多由单片机或单扳机组成，使得整个控制系统的价格较低。

(二)交／直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统

半闭环系统检测元件安装在伺服电动机或丝杠端部，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但其结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机做成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。选择数控系统时主要是根据数控改造后车床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。

四、结论

经过探讨，我们认为普通车床的数控化改造是企业和相关专业学校实现产业和教学数控化的一个经济有效的途径。改造时采用开环数控系统结构简单、价格便宜，但缺点是位移精度不高；相对而言，采用半闭环数控系统在精度上要比开环控制系统的高；而闭环控制系统价格较高。相关人员可根据自身情况进行选择。