普通机床数控化改造技术浅谈

尚志亮

贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550003

普通机床数控化改造技术浅谈

尚志亮

贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550003

机床工业是制造军用民用设备的技术和装备基础，是与民生、军工建设紧密关联的基础工业，国家机床技术水平体现着一个国家的总体制造能力，我国机床业有着自己的优势，但同样存在着我们的劣势。虽然我国机床业所拥有的机床基数大、从业人员多、专业化程度也较高，但我国机床业的现代化改革却有很多不足，其中最为重要的是我国数控化机床的比重低，这使得生产自动化相对落后。本文就此缺点提出我国普通机床进行数控化改造的一些方法。

机床；数控化；改造

一 、我国数控机床的现状

机床工业是制造军用民用设备的技术和装备基础，是与民生、军工建设紧密关联的基础工业，备受全世界的关注。整体上说我国机床工业已进入了世界的前列，这为我国国民经济发展和国防工业建设做出了重大贡献。但是我国的数控机床水品很低，全国有420万总量的机床，使用超过15年的机床近280万台，其数控化率还不到3%。与发达国家相比我们的机床有很大的差距，我国大部分数控机床依靠进口，这不但妨碍了我国机床制造业的发展，而且受到国外控制，维修和保养费用很高，使得大量资金外流。目前我国数控机床进口已处在了悬崖的边缘。

二、我国普通机床数控化改造的意义

相对数控机床而言，普通机床普遍具有操作劳动强度大、效率低下、难以实现对复杂形状零件的加工以及对劳动人员技术水平要求高等弱点，所以就我国现状普通机床数控化改造是刻不容缓的。数控机床能更完美的加工出普通机床不能加工的曲线、曲面等复杂的零件。同时，数控机床还可以解脱劳动力实现自动化，只要输入固定的程序就会自动生产出产品。如果需要改变加工方法，只需更换机床程序就能实现不同零件的加工。

对普通机床进行数控化改造较购买新数控机床有很多优势，可以大大地缩短所需时间，减少投入。进行改造后的机械性能较普通机床也有很大的提高，机械性能稳定、结构合理、机身都是普通机床的大型铸件，重而且坚固，提高了机床的抗震能力。对于新购置机床，工人更熟悉现有机床，他们已经对现有机床有全面系统的了解，即便是经过了改造，只要经过简单的培训就能上岗，节省了很多培训的时间和费用。而且一旦改造完成就可以满负荷运转无需新机床的磨合时期，可以最大限度地对现有资源进行利用，如地基、固定装置、电力及原有外部设备。同时数控化能革新我国机床技术的发展速度，提高生产效率和加工质量。

三、普通机床数控化改造的基本方法

普通机床的数控化，就是在尽量保留利用原有机床的功能的基础上，添加新的功能，提高其机械性能以提高机械生产的效率。一般来说机床数控化改造主要有以下几方面的内容:对原有机床进行检修，尽量恢复原有功能；在原有机床上加装控制系统，实现数字化；对其机械部件进行改造和加工，以提高其加工精度。

下面从以下几个方面对普通机床的数控改造进行阐述:

（一） 数控系统

我们可以根据车床的现状和使用要求选择控制系统。首先我们要认识到不同系统的不同功能和所产生的利弊。

（1）开环控制系统：开环控制系统的特点是没有反馈装置，所以不能及时的纠正偏差，由此带来了控制精度差的缺点。不过系统简单，工作可靠，成本低廉。

（2）闭环控制系统：闭环控制系统的特点是装有反馈装置，通过偏差信号来调整输出。这样系统可以消除工作中的各种误差及产生干扰，提高加工精度。但是相对成本有所提高，环境要求较高，这样就提高了系统的设计和调试成本。

（3）复合控制系统：复合控制系统实质上是在闭环控制基础上，附加一个输入信号的顺馈通路。复合控制对自身零件的要求很高，因此提高了成本，但是在保持闭环控制的加工精度的基础上，也很好的保持着开环控制的稳定性。

进行选择时，对于要求不是很高的经济型数控机床，应选用开环控制；对于一些精度要求高的镗铣床、超精车床、超精铣床等，应用闭环控制；对于一些既要就加工精度又要就系统稳定的机床，应用复合控制系统。

其次在确定了控制系统的类型后适当的选择控制制造商，世界上性能及信誉较好的有西门子(德国)、发那科(日本)、三菱(日本)、N U M(法国)、F A G O R(西班牙)等。详细了解上述厂商数控系统的特点及性能价格比等指标，选择适用的产品。

（二）机械传动系统

为了能使普通机床更好地在控制系统的控制下进行高精度加工，应对其机械部件进行改动。例如，导轨副要具有很好的精度，要有良好的耐磨损性，不应产生死区。齿轮副为了保证精度，改动中应使用高精度等级齿轮，安装上要达到无间隙的传递。滑动丝杆与滚珠丝杆要保证丝杆没有大范围磨损，螺距误差和累积误差以及配合间隙都要在指定范围内。下面指出几点具体改动方法：

（1）床身：为了保证机床的使用寿命和较高的精度等级，应考虑零件和部件的耐磨性，在改装导轨时，如果不需要较高的精度等级可继续使用滑动导轨，但是要检查原导轨的使用情况，判断是否需要更换。如果机床要有较高的精度等级，需要换为滚动导轨，应使用高强度轴承钢制成的导轨。但改装工作量大，费用高，工作复杂。针对这些缺点，我们可以采用贴塑导轨，即在原来导轨上粘贴上聚四氟乙烯，这能有效防止爬行，同时具有良好的润滑作用，且零部件不需要更换，节省了改造时间，性价比很高。

（2）减速驱动装置：对于要求不高的机床不需要加装此装置，但是对于要求高，精度高的机床，要在电动机与丝杆之间安装此装置，借此得到所需的脉冲当量和驱动力矩。

（3）拖板：拖板是控制系统直接控制的对象，被加工零件的坐标精度受拖板精度的影响。为了提高拖板运动的精度，可加装减速齿轮箱，或是采用刚性调整法来消除配对齿轮之间的传递间隙。

（4）自动换刀装置和刀架：为了满足一次加装工件就完成多了工序的要求，应选择体积小，重复定位精度高的换刀装置。刀架多采用四刀位刀架。

（5）防护装置：应在丝杆上加装防护罩，对轨道和拖板的接触断面进行密封，防止异物划伤导轨，对精密元件要安装防尘装置。

最后，改装完成后要对所改装的机床进行测试，通过生产能力和生产精度的检测来检验改装后的机床是否满足了改装的要求，对机床进行批量检测时，要确定各项指标都在指定范围内。测试人员必须按照确定好的步骤和准则来进行操作，在测试过程中，要进行随时记录，在确认安全系统正常的情况下，对各项指标一一进行测量。

结语

有效地进行普通机床数控化改装，可以使我国市场上大批的普通机床再次得到有效的利用，降低了更换机床的成本，利用我国机床业的现有特长，快速占有市场，可以为我们国家节省亿万元的支出。同时，对普通机床数控化改装促进了工业的进步，使生产效率得到了提高，有利于我国机床产业得到快速进步，因此，对普通机床进行有效的数控化改装势在必行。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.064

尚志亮（1989，5～），男，籍贯：黑龙江；贵州大学化学与化工学院08级过程装备与控制工程专业。