普通金屬切削機床數控化改造探討

王信 伍倪燕 李新

摘 要：本文首先介紹了普通金屬切削機床數控化改造的必要性，側重介紹了普通金屬切削機床數控化改造的主要內容，包括數控化改造的整體經濟性評估、數控控制系統的遴選、主要機械控制部件數控化改裝、主軸控制系統和伺服系統改造。最后簡要介紹了普通金屬切削機床數控化改造的一般步驟和數控化改造的現實意義。

關鍵詞：普通機床；數控化；改造

機床（英文名稱：machine tool）誕生于17世紀中期，機床是利用金屬切削原理將金屬毛坯件加工成機械零件的機械加工設備，通俗講機床就是制造機器的機器，又稱其為“工作母機”或“工具機”。

機床的先進化程度和自動化水平是機械制造工業的基礎，肩負著為國民經濟和國防工業提供現代化技術裝備任務。以機床為基礎的機床工業技術水平很大程度上標志著一個國家的工業生產能力和科學化水平。

1 普通金屬切削機床改造的必要性

普通金屬切削機床是利用待加工件與刀具之間的相對運動完成對毛坯件的機械加工，是我國機械制造領域、國防工業和機械制造發展進程中使用最多的一類機床。

普通金屬切屑機床種類繁多，分類復雜，若按加工方式或加工對象可分為車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、花鍵加工機床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機床、鋸床和刻線機等。

到21世紀的今天，隨著信息技術、計算機技術、網絡技術和機電一體化的高速發展，伴隨著加工方式的改變以及企業轉型升級需要，普通金屬切削機床的使用范圍越來越窄，零件加工受限制條件越來越多，無法加工形狀復雜零件，自動化程度不高，加工精度難于保證等方面的缺陷尤為明顯，如何將對現有的普通金屬切削機床進行數控化改造，更好的滿足生產、教學、研究的現實需要，提升普通金屬切削機床的使用范圍和設備利用率，仍然是擺在眾多生產企業、學校學院和研究機構面前的一個課題。

同時，對普通金屬切削機床進行數控化改造后還有利于提高機床的使用范圍，提高加工精度和加工產品的穩定性；有利于擴大加工零件范圍，能加工單件、中小批量生產和加工形狀較為復雜的零件等；有利于節約企業生產成本，減少勞動時間，提高生產效率；有利于降低人為操作的影響，減輕工人勞動的強度。

2 普通金屬切削機床數控化改造內容

普通金屬切削機床的數控化改造內容主要包括三個方面。

1）對普通機床數控化改造的經濟實用性評估。主要包括機床的結構、性能、功能、加工精度、基本部件、主要結構件、驅動系統和刀具系統等方面的比較分析。

從生產實際、可行性和現實可操作的角度出發，結合實際，開展調查研究，分析機床自身價格和數控化改造價格比較，分析改造所需資金投入的比例是否合理。

2）機床機械部件上的改裝。主要包括機床導軌精度修復，根據精度要求合理選擇滾珠絲桿或滑動絲桿。特別注意防止硬質顆粒狀雜物進入滑動面損傷導軌。機床主軸箱傳動部件改造，選擇的齒輪傳動應該較好滿足數控機床的傳動要求，確保傳動精度達到要求。

另外還有機床進給系統機械傳動部件改造以及車床刀具裝夾機械改造等等。

3）機床電氣控制系統上的改造。主要是基于PLC技術的控制系統改造。包括主軸驅動系統改造、伺服系統改造和刀架電動機控制線路系統改造等。

3 普通金屬切削機床數控化改造一般步驟

1）通過前期調查研究，明確數控化改造目標的任務。主要闡述機床數控化改造的原因，分析機床數控化改造后的功能，改造成本分析比較。

2）數控化改造總體方案設計。主要包括數控系統的類型遴選，機械部分總體改造思路、電氣部分總體改造思路。

3）數控化改造設計計算。主要包括機械部件改造所需的設計計算依據和結果。選用部件的具體型號、繪制裝配圖。

4）數控化改造中的部件制造、安裝。主要包括改造機床的制造、機械零部件的制造和安裝。

5）數控化改造后功能調試和系統完善。主要包括動力傳輸系統、控制系統和進給系統的功能調試以及運行數據的完善。

4 普通金屬切削機床數控化改造的現實意義

1）資金壓力小，節約成本。機床數控化改造與數控機床新購相比可節約60%左右的費用，對大型機床數控化改造及特殊設備更加明顯。

2）資源利用率高，設備環境改造小。機床的數控化改造可利用現有的地基、廠房和線路。

3）性能穩定可靠。原機床在使用中，精度已達到要求，經過數控化改造后精度利于保證。

4）生產效率高。機床經數控改造后即可實現加工的自動化效率可比原機床高3—5倍。對復雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節約了費用而且可以縮短生產準備周期。

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作者簡介：

王信（1981-），男，碩士，助教，數控兼職教師，主要從事機械制造技術、機械制造裝備設計、機械設計基礎等課程的教學及車床改造、機電一體化等研究開發工作。