廢舊機床數控化改造中的機械精度控制

陽益貴

（衡陽財經工業職業技術學院，湖南 衡陽 421002）

目前，世界各國大力提倡的循環經濟模式是：用更少資源消耗、更低環境污染和更多勞動就業追求更大經濟效益的一種先進經濟模式。而對廢舊機床進行數控化改造，在節約成本、節約能源、節約材料、保護環境等方面開辟了很大的空間，是實現循環經濟發展的重要技術途徑。廢舊機床數控化改造的實現，需要使機床的機械精度、運動精度和控制精度三方面得到恢復和提升，而機械精度的保證，對提高產品加工精度和生產效率，確保產品品質穩定，改善生產條件等方面具有重要意義。

隨著機床服役時間的增加，其導軌、拖板、軸承等主要零部件都會出現不同程度的磨損，為了確保零件的加工精度能滿足加工要求，需要對機床進行翻修，以此來恢復機床的機械加工精度。下面就以機床中幾個關鍵部件的修復為例，闡述機床修復的方法。

1 對機床軌、小滑板的加工修復

（1）傳統修復方法

機床導軌的耐磨性及尺寸精度是影響機床使用壽命和精度的主要因素之一。普通機床一般采用由鑄鐵制造的滑動導軌，而傳統的機床導軌維修主要是通過導軌磨床重磨，并刮研小滑板的方法來恢復其精度。由于滑動導軌一般采用表面淬火處理的方式來增加其硬度和耐磨性，當表面層磨去過多時，其表面硬度會降低，這就需要進行重新淬火處理。采用這種傳統方法進行修復，需要大型的導軌磨床和高頻感應加熱淬火設備，在缺少這些設備的條件下，傳統工藝很難恢復機床導軌的精度。

（2）新的修復方案

采用先進的表面工程技術，則可以用較低的代價來實現高品質地修復缺損導軌。近年來，全軍裝備維修表面工程研究中心采用納米復合電刷鍍技術修復了300多臺磨損的機床導軌，結合修復作業，進行了大量的工藝研究，并取得了良好的效果。根據導軌缺損情況，采用相應的表面工程技術，可以有效的解決導軌修復問題，如：可以采用微脈沖電陰焊技術修復機床導軌劃傷，采用粘接工藝修復機床面缺損。在采用導軌磨削工藝修復機床導軌表層后，如果表層耐磨尾不能達到使用要求，可以使用電刷鍍技術增強其耐磨性。

2 主軸組件旋轉精度調整與維修

當主軸旋轉時，由于種種原因，其旋轉中心線位置隨時間而變化，若用一條直線代表主軸理想的旋轉中心線，實際旋轉中心線與理想的旋轉中心線的偏移量，稱為主軸組件的旋轉精度，亦可指機床在空運轉時，主軸前端的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動的大小。

主軸組件的旋轉精度主要取決于主軸、軸承和軸承鎖緊螺母的制造精度及裝配品質。在維修時，主軸及軸承鎖緊螺母主要采用修復恢復其精度，而正確的裝配方式是提高主軸旋轉精度的重要環節。

2.1 主軸錐孔中心線的測量

機床主軸的加工精度直接影響到主軸組件的旋轉精度，當主軸修復后，與其本身加工精度必定存在一定誤差?？捎弥鬏S精度檢測方法，測出主軸軸端錐孔中心線最大偏差，并作相應記號，記錄其誤差方向。

2.2 軸承的定向裝配

軸承是主軸組件的重要組成部分，軸承裝配的好壞直接影響旋轉軸的徑向跳動和軸向竄動精度，因此，要保證主軸的徑向跳動和軸向竄動精度，除了要求主軸和軸承具有一定精度外，還必須采用正確的裝配方法。

軸承的定向裝配實質是根據誤差補償原則，將主軸鏈孔中心線的偏差(高點或低點)與前后軸承內環的偏差(低點或高點)置于同一軸向截面內，并按一定方向裝配，從而補償其誤差，以提高主軸組件旋轉精度。在前、后軸承內圈徑向跳動和主軸錐孔中心線的偏差不變的條件下，不同的裝配，主軸檢驗處的徑向跳動量數值也不同(在裝配前，應測量軸承內、外圍的跳動量并記錄其的誤差方向)。

2.3 軸承鎖緊螺母的調整

因主軸軸承鎖緊螺母端面與其螺紋中心線的垂直度及螺紋齒的誤差,在螺母擰緊后，很可能造成主軸彎曲及軸承內、外圈傾斜，這對主軸組件旋轉精度有很大影響。所以，在擰緊螺母后，應測量其主軸旋轉精度，找出徑向跳動最高點，并在反方向180°處于螺母上作出標記。擰下螺母后，在作標記處修刮螺母結合面，再裝上重新測量，直至主軸旋轉精度合格為止。

3 主傳動機械部分的改進

普通機床的主軸普通速，一般通過主軸齒輪箱實現多級普通速，并且變速睦一般還需由手工拉動撥叉來進行換檔，為了滿足各種加工要求，要使主軸從低到高獲得多種不同轉速。一般機械齒輪檔數較多，使變速箱結構復雜，體積龐大，在運轉過程中，尤其高速運轉時，振動和噪聲都較大，對零件的加工精度會產生不良影響，數控機床可以采用交流或直流電動機無級調速，并為擴大輸出轉矩，增加了2-4檔齒輪減速。

對舊機床進行數控改造，可考慮采用交流變頻調速，即仍然利用原主軸交流電動機，再配備上相應的變頻器。而對于原主軸齒輪箱部分，應根據齒輪箱的結構和機械磨損程度，考慮改進或保留主軸齒輪箱，齒輪檔數由于采用無級變速，可以減少變換檔數，對于手動換檔的，應考慮采用電氣自動換檔。一般在機床數控化改造再制造過程中，主要采用電磁離合器換檔。對于要求實現每轉同步進給切削的加工，如加工螺紋，還需要在主軸旋轉的相應部位安裝主軸旋轉編碼器。

4 結束語

恢復和提升廢舊機床的機械精度的方法多種多樣，它是表面工程技術，焊接技術、裝配技術、測量技術等多種技術的綜合與交叉，具體采用哪種技術手段，需要視情況而定，只有實現多項技術的綜合運用，才能達到對廢舊機床合理改造的目的。

[1]朱 勝，姚巨坤.再制造設計理論及應用[M].機械工業出版社，2009.