淺析對數控機床改造的質量控制

陳小剛 陳貴清

（重慶三峽職業學院，重慶 萬州 404155）

目前，市場需求顯現出了一種多變性，企業之間的競爭日益加劇，誰能在最短的時間內，使用最低的成本，研制出最高的質量并符合市場需求的新產品，誰就能在這嚴峻的競爭環境下生存。

數控機床結合了數控、微電子、自動檢測等先進的科學技術，彌補了普通機床工作強度大、危險性高、不適于多品種小批量的生產需求的特點，具有高精度、危險性低、操作簡單等特點，適宜于對生產周期要求短、形狀復雜，小批量生產的產品。在機械加工行業中對數控機床的應用比重將越來越大，企業為了適應社會發展的需求，但還應考慮成本，所以大多數企業都采用對普通機床進行改造，將普通機床改造為一種簡單實用的經濟型數控機床，使其能夠實現自動加工這一基本功能，降低了生產強度，提升了安全系數，保證了生產需求。對于這種經濟型數控機床改造的質量控制要求就是要保證數控機床在進行機械加工時的穩定可靠，盡可能低的故障率來運轉。下文將對數控機床改造中，方案的選擇、主要零部件的改造以及一些注意事項進行簡要分析。

一、數控機床改造的方案選擇

在對數控機床進行改造時，首先我們必須確定機床的性能和精度的要求，然后根據性能和精度的要求來選擇科學合理的改造方案。現就以經濟型數控車床的改造進行分析，其應具有的基本配置和功能如下：

1）主控CPU 為單片微機，能夠實現直線和圓弧的插補，具有代碼編程、刀具補償和間隙補償的功能，同時還具有自動轉位刀架控制和螺紋自動加工等控制功能。

2）經濟型數控車床采用步進電機驅動系統，其脈沖當量或者控制精度一般和相應的導程的絲杠相互配套，其參數為Z 向：0.01mm，X 向：0.005mm。

3）經濟型數控車床的加工程序一般采用面板按鍵輸入來進行代碼的編寫，同時具有斷電自動保護儲存器存儲的功能。在使用過程中，可以依據條件的變動對其參數進行修改，在正式加工之前應先有試運行的操作。

4）經濟型數控車床具有單步的程序，也有連續執行的程序，能夠實現自動限位、超程報警以及程序自動終止等控制功能。

二、數控機床的改造

2.1 主傳動系統的改造

1）對電氣的改造。小型機床一般采用主傳動的普通交流電機，而大型機床則采用的是直流電機。運用直流電機可以實現無極平滑調整，其變速的范圍廣，而且主軸箱的結構簡單同時具有噪音小的優點，對于采用直流電機的機床是不需要進行電氣改造的，只需對交流電機進行改造，應用交流電機的機床中，如果對加工要求不高的也可不需改動，只有那些要求自動化程度高的數控才要對電氣進行改造。一般是將交流異步電動機的變頻系統增加變頻器，就可實現諸侯的自動無極變速。

2）對機械部分的數控改造。對于主傳動系統的機械部分進行改造，主要是改造主軸支撐和工作臺導軌。一般是將主軸支撐的滾動軸承或滑動軸承改為靜壓軸承，就能夠提高其承載能力，同時加大了主軸轉速。而對于工作臺導軌一般是將傳統的動壓導軌改為恒流靜壓導軌，就能夠提高工作臺的精度和承載能力以及可以有效的改善低速爬行的現象。

2.2 進給傳動系統的改造。

1）對電氣的改造。進給傳動的作用是在接收信號后，使刀具定位準確，并能夠按照規定的軌跡進行運動，符合加工要求。所以進給傳動具有響應快、定位準確、輸出功率大以及調整范圍廣的要求，所以對于一般小型數控機床進給傳動的電氣改造將采用微機控制的開環步進電機來驅動，這種改造方式具有成年低、操作簡單等特點。而對于大小數控機床的改造，則采用直流電機半閉環的控制方式，這種改方式的成本大，對其后期的維修也比較困難，但是具有比開環控制的精度和速度有很大的提高。

2）對機械部分的數控改造。對于數控機床進給傳動中的機械改造一般包括導軌副、進給箱和移動元件等部件的改造，從而達提高移動部件靈活性及減少傳動間隙的目的。

對于導軌副的改造一般有兩種方法：一是，將傳統的滑動導軌改為滾動或者靜壓導軌，雖然有效的減少了傳動之間的間隙，提高了工具定位的競爭度，但是這種工藝非常復雜，成本比較高，多余實現起來就比較困難。二是，將聚四氟乙烯軟帶粘接在進給的移動部件上，將傳統的導軌副轉化為粘塑導軌副，這種方式成本低且實現起來也比較容易。對于進給箱的改造，一般是采用雙片齒輪結構來減少間隙，將進給箱內的齒輪對數減少，僅使用一級減速或者直接取消。而對于移動元件則是采用滾珠絲桿副，就可提高精度，實現響應速度快，無爬行現象。

此外，若需要，可將原刀架換成按所需工位數配置的自動轉位刀架，則可以用程序數控轉換刀具進行切削加工。

三、機床數控改造中主要機械部件的注意事項

1）滑動導軌副。對于數控車床來說，在進行數控改造中其軌道不僅要求精度高，而且還要有良好的耐磨性，在使用過程中還應對軌道進行防護和潤滑。

2）齒輪副。數控機床的精度要求將比普通機床的高，所以在對機床改造時應注意齒輪精度等級的要求。

3）絲桿。絲桿的選擇是否合理將直接影響著數控機床傳動鏈的精度，所以對于絲桿的選擇就依據改造要求慎重選擇。在數控機床改造中一般都采用滾珠絲桿，滾珠絲桿的摩擦損失小、傳動效率可達到90%以上，而且其具有精度高、壽命長等特點。

4）安全防護。對機床進行數控改造，將會大大的提高生產效率，但是在改造過程中應注意安全防護，應依據機床的實際情況，配有相應的防護措施。如可以在縱向絲桿上添加鐵板防護罩，增加機床的安全性。

四、結語

目前許多企業為了適應社會的發展，滿足對數控機床的要求，由于購買數控機床的費用比較高，一般都將采用對普通機床進行數控化改造以達到需求的目的，對機床的改造最為重要的就是對其質量的控制，使其在運行中安全、可靠、穩定。雖然目前數控機床的改造還存在著或多或少的問題，但是隨著科技的進步，改造水平的提高，對數控機床改造后的質量控制將會越來越好。

[1]李善術，數控機床及其應用[M]，機械工業出版社，2004年

[2]李華，機械制造技術[M]，高等教育出版社，2000年

[3]張新義，經濟型數控機床系統設計[M]，機械工業出版社，2003年