普通机床数控化改造技术研究

刘洪睿++刘子华

摘 要：从大量的实践上可以证明机床数控改造市场在我国还有很大的发展空间，通过改造使数控技术更加的实用性、经济性。在进行改造前，要首先做好技术准备以确保在实际的改造中更加的安全。尤其值得注意的是在对普通的机床进行改造时，要将各项指标尽可能的与数控机床相接近。

关键词：数控技术：机械加工：机床研究

目前，我国机械制造加工行业正在经历着深刻的转型。从普通机床到数控化机床的转型不仅关系着企业命脉，也关乎整个国家的富强。在我国如此大的市场潜力下，普通机床数控化改造必将在今后几年中逐步壮大发展。因为普通机床的缺点在竞争如此激烈的机械制造加工行业处于相当的劣势，无法保证企业在同行业间具有绝对的竞争力。所以这是企业必须要面对的，也是市场经济下我国机械制造加工行业腾飞必经之路。

一、机床数控化发展现状

2011年国务院下发“十二五”工业转型升级规划，要求继续推进数控机床重大专项的进一步实施。现在，国内约有6%的机床采用全闭环数控系统而发达国家已接近70%。很明显，国内机床转型升级已成为制造业发展的热门方向。在世界经济不景气的大环境下，2015年我国数控机床进口额同比增长了42%，极大地鼓励了国外数控公司服务国内机床市场的热情，他们有针对性地调整了对我国的销售策略。如海德汉公司加速高端数控系统的推广，将iTNC530型等先进数控系统引进到我国，再配以他们的光栅尺和编码器，为国内高端机床应用提供了全套服务平台，推进了国内高档机床数控化的发展；西门子数控公司除了进一步推广应用840D系列高档数控系统外，还将未来工作重点转向我国中低端市场，如828D BASIC M/T复合加工数控系统等的二次开发功能进一步拉近了和国内制造商、用户间的实用距离。我国机床数控系统配套率现阶段还是较低的，而该公司更看中了用户注重系统品牌、稳定性、易开放性、易维护性等特点，大量的销售网点增强了他们快速响应用户需求的能力，其系列系统不断占有国内所有档次机床配套市场，使其成为了国内机床市场配套强者，对国内数控厂家冲击很大，进一步加剧了数控系统市场的竞争性。

二、机床数控改造的实例分析

数控车床是机床数控的一个典型代表，在原有的机床结构上进行重新设计，不仅仅是对局部的改进，而是对数控机床的加工精度、生产效率、表面质量等提出了更高的要求。在对普通机床的改造过程中，要结合多种情况，使普通机床的各项性能达到指定的标准并与数控机床相接近。在加工时采用现代的数控技术，主要是对动力系统、主传动系统、刀具系统等部件结构进行整体的布局和改造，形成数控机床的独特结构系统。目前的数控机床改造技术已经日趋成熟，可以根据性能及精度等基本内容来选择改造方案。主要的车床数控改造系统应具备以下的功能：具有连续执行程序、循环执行程序、超程报警、程序自动终止等基本的功能；内部设有电机驱动系统，通常能将精确度设置在：X向为0.005mm，Z为0.11mm；可以对加工程序进行现场的编辑和修改，将代码编制输入，然后再存储器里自动存储。尤其值得注意的是：采用单片机为主控CPU，具有直线和圆弧插补、刀具补偿、数码管坐标同时显示等功能。在改造过程中，对数控车床的性能和精度的选择在对旧机床的改造时，应具备两个条件：首先，机床的改造要经济实惠，费用得当，在改造前应该提前进行改造的费用预算，将成本降到最低。这样，就可以将车床的加工工件的直径最大化。其次，所选用的机床一定要有足够的刚性。以CA6140 型普通车床的数控改造为例，可以采用较为简单的改造方案。将改造后的车床上安装两个电机，进行驱动时可以通过减速齿轮和纵横向丝杠带动着车床的进给运动。为了减少工作量，可以利用原丝杠螺母，横向和纵向分别驱动电机。纵向驱动电机和减速箱一般都安装在床身尾部，工作时纵向丝杠传动的离合器还处于脱开阶段。同理，横向的驱动器在工作时处于空档的状态。改进后的量值要依靠减速齿轮比、丝杠导程、电机步距角来计算，三者之间存在一定的关系和联系，可以通过公式表述：

（θ /360）×（ac/bd）×T= δ

T表示所驱动的丝杠导程；θ为电机的步骤角度；δ为脉冲当量值。此外，CA6140 型普通车床的数控的进给运动所选用的速度之分别为：快速移动：X 向（通常为1.3-3 m/min）；Z 向（通常为1.4-4m/min）；进给速度：X 向（通常为15—100 mm/min）；Z 向（通常为10-400mm/min）；脉冲当量要控制在小于0.025-0.005 mm 之内。X向和Z 向要成2 倍的关系。通常情况下，在车床改造完毕后，还要对安装的部件进行重新的调试和验收，保证车床的安装位置和性能准确。对车床的检测和验收是一项系统的工作，要全面检查各个器件和插件以及电路的连接情况，最后进行数控的系统连接。在选择电机参数时要依据机床的型号来选择，CA6140 型普通车床的数控改造中多数采用8-15（N·m）的电机。在此类的车床改造中，如果数控系统并未发生故障，或者在检测滑动丝杠螺母时出现了磨损等现象，就要减小阻力以提高电机的有效功率。加工的螺距范围一般是控制在10mm 以内，选用步进电机驱动，对自动刀架进行重新设置工位数，改变滚珠丝杠的传动方向。机床的滑动齿轮是集中在变速箱和主轴箱中，除了具有良好的摩擦性能外，还具有足够的刚性，数控的齿轮使用率要较普通的机床高。其突出的优势为精度高，不受摩擦阻力的影响。

三、结束语

目前，我国的机床数控化率还不足3%，因此，机床数控的改造在我国还有很大的发展空间。机床数控的改造主要包括数控系统的选择、机械部件的改装以及机床数控的改造方法和步骤，通过这些改造可以全面的分析出在数控改造中所存在的具体问题。鉴于我国目前所采用的普通机床加工出来的产品普遍缺乏市场竞争力、品种少、成本高、质量差等劣势，我国有必要提高机床的数控化率，加强国际化的市场竞争力。

参考文献：

[1]段斌华.超重型精密数控轧辊磨床设计[J].精密制造与自动化，2015.

[2]张艳春.数控轧辊磨床头架可回转主轴的设计[J].精密制造与自动化，2014.