普通车床数控化改造与机械结构设计要点

龚雪

摘要：随着时代变迁和经济水平的大幅提高，我国的各层面也进入了蓬勃发展的春天。传统普通机床的加工技术已很难适应现代制造业的需求，数控机床化改造是机械加工向高质量、高精度和高效率发展的必然趋势，对现有机床进行数控化改造能够在满足生产需求的基础上，提高精度保证产品一致性、减少劳动强度、高效率、方便管理和减少操作人员，显著提高企业的经济效益。

关键词：普通车床;数控化;改造;机械结构;设计要点

引言

随着现代化社会的不断发展，我国的经济水平以及科学技术水平有了很大的提高，车床属于机械加工中的关键工具，可以加工多种多样的工件。当前在不断提升机械加工技术的情况下，数控车床已经逐渐取代了传统车床。所以，面对此发展形势，很多的加工企业开始着手于革新机械加工工艺。为了充分地运用好普通机床，就要做到科学的数控化机床改造。但是为了提升改造机床的数控加工效果，必须要合理的设计机床机械结构，达到普及运用数控机床的目标。

1普通車床改造的必要性分析

当前，落后的普通机床显然不能再满足当前的发展需求，大量的普通车床面临淘汰，取而代之的将是更加先进的数控机床。但同时应该认识到，普通车床和数控机床在总结结构上有一定的相似之处，因此对其进行数控化改造是许多中小企业和职业院校的最佳选择。普通机床的数控控化改造不仅可以最大化地利用资源，还可以减少固定资产投资，提高经济效益。从技术上看，对普通机床的数控化改造已经形成了一套日益成熟的技术流程，并有着明显的产业化发展趋势。综上所述，对普通机床进行数控化改造是十分必要的，同时也具有很强的可行性。

2普通车床数控化改造

2.1车床数控改造方案选择

在将改造数控的车床相关参数与信息初步确定后，就可以依据所需的前面所述的进给速度、快速移动与脉冲当量等参数的改造方案进行施工。特别是在当前机床数控化已经达到区域化很完善且成功率极高的情况下，完全可以将其专业化的改造达到所需的加工工件的特别要求和精度范围，这些都可以很有效的增加改造的方案与类型，最终供所需方进行选择与实施，实现车床数控化达到工业环境的目标。由于改造之后的车床必须实现之前的所有功能，还能增加新的功能。因此，整合数据进行推导，可得出步进电机步距角、减速齿轮比、丝杠导程的关系式：

（θ/360）×（ac/bd）×T=δ

在上式中，T是所驱动丝杠导程（mm）;θ为步进电机步聚角（度）;a，b，c，d是齿轮的齿数;δ是脉冲当量值（mm）。根据式中我们清晰的得知，当单级减数时，令c、d=1，δ是与其他参数有直接比例关系的，因此车床改造时的注意事项与可修改参数与范围，特别是改成之后，需要进行接线的调试与检修，然后配合有关技术人员完成验收与审核，使其运行在安全、良好的环境下，达到任务要求。

2.2刀架设计

在车床中，不可缺少的部件就是刀架。通过科学的改造刀架，能够达到的目标就是多刀挟持、自动传位。改造环节，换下原始车床中刀架，用LD4-1型自动刀架对其取代，此产品具备的主要特点就是刚性较强，拥有较优的工艺性能，而且可以精准的定位，增加应用的年限等。改造横向与纵向系统减速机构过程中，应用有机玻璃罩壳，可以达到更好地清除灰尘的效果，而且有助于试验环节及时的观察了解齿轮啮合状态。按照以下的公式进行计算齿轮传动比

I=360p/θb·L0

公式中，i、θb、δp、L0分别代表的是齿轮传动比、步距角、脉冲当量、滚珠丝杠导程。改造以后，可以将齿轮减速箱的输出轴转速明显的减小，增加输出轴的扭矩，发挥出良好的减速增扭效果。

2.3进给部分的改造

1）电气部分XS30和XS31与步进驱动装置连接，采用开环控制方式。通过步进驱动装置，系统发出的指令脉冲信号呈环形分布。为了分别实现X轴和Z轴的自动进给，在功率放大后，对步进电机发出明确的指令。2）机床进行电气改造的同时需进行机械改造。为了满足机床高功率、高静动态刚度、操作维修方便、运动副摩擦系数小、无间隙等要求，机床原有机械结构有进给箱、滑动螺杆、挂轮机械等，拆除机床原有的进给箱，滑动丝杠，挂轮机构等机械结构，纵方向全部用P4级滚珠丝杠副来代替磨损快、传动效率低而且摩擦阻力大的T型滑动丝杠。副滚珠丝杠螺母副预紧后，可以提高传动刚度，完全消除间隙，不易发生低速爬行现象从而保证运动平稳。车床身后部装有齿轮箱和混合式步进电机，与纵向滚珠丝杠连接。在横向安装滚珠丝杠螺母对后，在滑板后面安装步进电机、纵横齿轮箱和齿轮箱的丝杠，并加装保护罩，防止灰尘使机床整体美观。

3普通车床数控化改造中机械结构设计方法

首先，需要对车床加工对象进行分析，确定车床采用的加工工艺。通常情况下，普通车床用于加工轴类、盘类等回转类零件，也用于实现螺纹零件的加工，不同零件形状存在一定差异，需要采用不同加工方法，达到不同加工技术要求。在结构改造时，需要结合工艺生产要求进行切削功率和切削力的计算，以便实现车床主轴和进给系统的合理设计。车床数控化改造需要对部分机构进行拆换，所以需要加强原始数据把握，明确各部分机械结构的连接方式和尺寸参数。针对车床存在的缺陷，如端面车削平面度超差等问题，需要在数控化改造中进行解决。为保证改造后的车床达到较高性能要求，需要对车床实际载荷进行分析，通过合理的机械结构设计保证车床整体及各部分结构的刚度。明确车床规格参数，根据机械结构设计需要的硬件型号和数量，可以进行元器件采购，然后将旧机床拆除，分别完成新机构的安装。针对改造得到的新机床，需要完成整机调试，然后进行工件试切，确保车床的机械加工水平能够达到设计要求。

结语

随着自动化控制技术和机械加工技术的深度结合，数控机床的发展也表现出了许多新的趋势，不难发现，目前的数控机床正朝着智能化、自动化、数字化、网络化、集成化等方向发展，普通车床被逐步取代是一种必然的结果。不难预测，数控机床将在未来的机械加工领域占据着举足轻重的作用。

参考文献

[1]吴承康，高刚毅.普通车床数控化改造中机械结构设计问题的研究[J].中国设备工程，2019，（8）：57-58.

[2]赵一平.车床数控化机械部分的改造设计[J].内燃机与配件，2020，（8）： 96-97.

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