经济型数控机床改造的优化方案研究

毕妍

摘 要：机械制造业的发展关系到一个国家在世界上的工业生产地位，其中机床制造又是机械制造业的核心领域，为此，有必要对我国机床制造业进行合理化改造，以提高我国机床制造业的综合竞争实力。文章将对机床制造数控化发展趋势和改造过程提出系统化建议，并重点提出了改造时所要注意的问题。

关键词：微机数控；改造原则；改造原理

1 微机数控机床的改造原理

传统机床的生产制造是通过电机设备的带动来实现机床的加工运转，在此期间，要经由人工操作模式对生产流程加以操控，以达到零部件加工的目的。微机数控机床改造是在上述基础上对必要的部件进行改造，使其适用于微机控制系统，同时，要在机床设备中安装微机控制系统，以其代替人工操作来控制电机，进而带动车床的运转。微机数控机床改造部件主要由单板机、控制程序、零件加工程序、驱动电源装置，收发信板、功率步进电机等组成。图1表示了经济型数控车床的系统装置框图。

在图1所示的系统装置中，单板机在控制程序的控制下，可以使数控系统具有直线插补和圆弧插补加工工件轮廓的功能；具有进给速度控制和快速回零的功能；具有刀具补偿和反向间隙补偿的功能，以及其它多种功能。当零件加工程序给出具体的位移尺寸、位移方向和进给速度后，控制程序就会通过单板机按照所输入的零件加工程序发出一系列的脉冲信号。经隔离放大以后，分别驱动z向和X向功率步进电机，使刀架按照要求的方向、速度和位移量实现纵向和横向运动。从而构成了一个经济型开环数控系统。

2 数控机床改造时的技术选择和遵循原则

2.1 如何科学的选择控制系统

在机床改造环节中，对于数控系统的选择至关重要。不同的部件参数对于改造后的机床成本，性能和各项操作指标都具有不同影响，因此，在选择控制系统时，要兼顾适用性和经济型原则。首先，企业对于要改造的机床设备的性能要进行事先备案，以便在选择控制系统时可以更具针对性；其次，在满足效能目标的基础上，要对改造资金的预算进行严格控制，保证改造的经济性。由于一些新型机床控制系统具备花样繁多的控制功能，在选择时应该挑选适用于企业自身生产需要的系统，对于不必要的控制程序可以相应的删减。目前在我国企业进行数控机床改造时可以选择国内生产的系统装置，例如广州数控，华中数控系统等等，同时，也可以使用西门子或者一些国外品牌，对于中小型机床改造来说，选择一些低档的控制系统就可以满足其生产需要。另外在选择时还要注意数控系统的编码程序，要尽量选择一些灵活性高，编程速度快的系统编码程序。

科学的进行数控系统选择要遵循以下原则：其一，要选择信誉好的系统生产厂家。在选择之前，企业要对相关市场状况进行分析，综合企业需求和综合性价比来实施决策。其二，要统一机床的购进厂家，避免在机床改造中使用不同厂家的产品，这样不利于日后的维修与系统调试。其三，要选择最适用于企业机床条件的控制设备，不要一味追求价格高昂的产品，忽视了其实用性。

2.2 不同机床条件要选用不同的改造方法

机床数控化改造系统的种类较为丰富，其编码程序也有很大差别，因此，在选择时要注意控制系统与机床的匹配度。对于进行批量生产的中小型机床而言，由于其使用较为频繁，生产量大，在选择控制系统时要以实用性和性能稳定性为主要选择依据。在一些生产不见多样的企业，对于机床改造要注重控制系统功能的兼备性，使其能够在不同操作要求下进行功能的转换。微机改造方法主要可以应用于对于不常用的单独进行零部件生产的机床设备中，这杨可以大大节省改造费用，提高系统的灵活性。

2.3 有针对性的进行机床改造

机床改造范围的大小，应根据机床自身精度及性能来决定。以卧式车床为例加以说明。对于旧车床的改造范围，一般都是把原来的机床进给传动系统，由主轴箱通过挂轮箱带动进给变速箱，将运动传给光杠或丝杠。然后再驱动溜板运动的传动过程，改造为由功率步进电机通过消隙减速齿轮，直接带动滚珠丝杠，使刀架分别实现纵向运动和横向运动，进行两个坐标的控制。

对于精度符合要求的车床，为了实现简易数控改造，一般都是对车床的部件基本不动，只是把床鞍的纵向滑动丝杠副改造为纵向滚珠丝杠副。在纵向滚珠丝杠的右端安装一套消隙减速箱和功率步进电机。同时也把中滑板的横向滑动丝杠副改造为横向滚珠丝杠副，在横向滚珠丝杠的外端安装一套消隙减速箱和功率步进电机，从而使车床的纵向和横向运动既能用微机系统进行控制，又能由操作者进行普通操作。在机床改造过程中，只要把溜板箱中的开合螺母及中滑板上的滑动螺母拆除，在合适的位置上安装好滚珠螺母座即可。

2.4 重视机床改造中的辅助设备改造

如果在改造后的简易数控车床上，采用一把刀可以完成全部车工工序，就没有必要对刀架进行改造。但有时会出现一个工件需要两把刀或几把刀来分别完成两个或几个工序的情况，这时可根据每把刀的使用情况，分别进行编程，通过一个程序，使用一把刀，来完成一个工序。使原来普通操作使用的刀架在数控操作时也可以使用。这样，根据改造后车床的主要加工对象，确定刀架是否需要进行改造，可以使改造费用使用得更加合理，避免发生改造过剩现象。

如果改造后的简易车床，主要用来加工比较复杂的零件，需要采用三、四把刀才能完成全部车工工序，就必须对刀架部件进行改造。一般可采用安装有四把刀、由鼠牙盘定位、进行绝对刀位控制的自动回转刀架比较合适。重复定位误差可小于0.005mm，精度持久性比较好。这种刀架出厂时，就规定了刀号位置。当需要几号刀在加工位置时，只需对该刀控制信号口发出信号，刀架就会自动转到需要的位置。

改造后的简易数控车床需要加工螺纹时，可以在主轴后端同轴安装或异轴安装一个主轴脉冲发生器，作为主轴位置的信号反馈元件。目的是为了检测主轴转角的位置，并且将其变化情况输送给单板机，使单板机能按照所需加工的螺距进行处理。控制纵向步进电机运动，通过纵向滚珠丝杠带动刀架完成螺纹加工。

3 结束语

对传统机床进行数控化改造是改变落后机床效能，保证企业经济效益最大化的有效途径，在对机床实行正式改造前，企业要对适宜改造的对象做出分类和判断，并根据实际操作需要进行合理化改造，以保证达到预期改造目标。机床数控改造的总体投资少，改造流程相对简单，改造时间短，且改造效果能够依据企业需要而定，改造后的机床能够在短时间之内投入生产，最大限度降低企业的损失，是企业应该重点加以借鉴的新型技术。

参考文献

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