論如何提高數控機床改造精度

張祝華

【摘要】現在隨著科學技術的快速提高，數控技術已廣泛用于生產加工行業中，數控機床的改造在機械加工行業中的應用越來越廣，它的加工精確性為生產和加工企業解決了復雜精密的零部件生產工藝，提高了現代化企業的生產水平。本文對于數控機床改造的特點進行了分析，并在此基礎上對提高數控機床改造的精度的常見的幾點方法進行了詳細的闡述。

【關鍵詞】數控；機床；精度

數控機床改造綜合了數控技術、微電子技術、自動檢測技術等先進技術，最適合加工小批量、高精度、形狀復雜，生產周期要求短的零件。當變更加工對象時只需更換零件加工程序，無需對機床作任何調整，因此能很好地滿足產品頻繁變化的加工要求。為提高市場競爭力，就必須要提高機床數控化率。通過對舊設備進行數控改造。機床的數控改造同購置新機床相比一般可節省60%左右的費用，大型及特殊設備尤為明顯；其次，性能穩定可靠。因原機床各基礎件經過長期時效，幾乎不會產生應力變形而影響精度；同時還可以大大提高生產效率。機床經數控改造后即可實現加工的自動化效率可比傳統機床提高3至5倍。機床的數控改造，主要是對原有機床的結構進行創造性的設計，最終使機床達到比較理想的狀態。

一、數控機床改造的特點

數控改造技術在機械加工行業中的應用越來越廣泛，這主要是由于數控改造有以下幾方面突出特點和優點：

1、投資額少、交貨期短同購置新機床相比，一般可以節省60%-80%的費用，改造費用低，特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只是新機床購置費用的1/3，交貨期短。即使有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制造與安裝過于費工、費錢，改造成本也高2-3倍，但與購置新機床相比，也能節省投資50%左右。

2、機械性能穩定可靠所利用的床身、立柱等基礎件都是重而兼顧的鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續使用多年。

3、熟悉了解設備、便于操作維修購買新設備時，不了解新設備是否滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計算出機床地加工能力，另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現全負荷運轉。

4、可采用最新的控制技術可根據技術革新的發展速度，及時地提高生產設備地自動化水平和效率，提高設備和檔次，將舊設備改成當今水平的機床。充分利用現有的條件可以充分利用現有地基，不必像購置新設備時那樣需要重新構筑地基。因此可節約費用，降低改造成本，同時也可縮短生產準備周期。

5、提高產品質量和工效可以解決復雜零件的加工精度控制，加工的產品尺寸一致性好、合格率高、廢品率的、生產效率高。如經濟型數控機床，一般可提高工效3-7倍。對復雜零件而言，難度越高，提高的工效越明顯。此外還可以減輕工人的勞動強度，提高工人素質促進科技成果的普及和應用，為“體力型”向“智能”轉變創造條件。

二、提高數控機床改造精度的常見方法

數控機床在設計上要達到高的靜動態剛度，運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙，功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的，常見的機床改造方法如下。

1、修復機床導軌精度

導軌的作用是導向與承載。導軌在空載和在切削條件下運動時，都應具有足夠的導向精度。是機床幾何精度的基礎，所以，機床在改造時，為了達到預期的精度要求，往往必須修復導軌精度。對不同形式導軌，大概修理方法如下：

（1）使用環氧型耐磨導軌涂層修復導軌精度：工作臺導軌的涂層，就是床身導軌的拓印，它的配合精度必然很高，簡化了工藝，縮短了制造周期。應用于機床改造更為便利，效果顯著。

（2）鑄鐵導軌：鑄鐵導軌的精加工是用刮削的方法得到的，刮研顯點為18-25點/平方厘米，同時，必須保證潤滑的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦，以及對位置控制精度的影響。

2、恢復主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機床工作時，由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動，對加工質量和生產率，有重要影響。所以，改造時必須修復主軸的精度。

對于精度超差的主軸拆卸以后應對其進行全面檢查，以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調整軸承的間隙調整和預緊。調整后應進行溫升實驗，溫升超過規定值，應減少預緊量。

當主軸軸承重新裝配好后，用千分表和標準檢驗棒，檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉中心重合，如果相差較大，則必須用專用的磨頭，重新磨削主軸錐孔，使其回轉中心同主軸的回轉中心完全重合。

3、修復或更換滾珠絲杠

隨著現代科技的發展，機械制造業正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰。滾珠絲杠作為當代數控機床進給的主要傳動機構，以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應用，成為各類數控機床的重要配套部件，并已實現了標準化、通用化和商品化。基本上現代的數控機床都采用了滾珠絲杠，但在改造時，一定要恢復其傳動精度，或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠，只有這樣才能保證改造后的定位精度，尤其是在半閉環系統中，絲杠不僅要起到傳動作用，還要起到標尺的作用，編碼器只是測量絲杠的轉數，至于工作臺實際行走的距離，相當于開環，只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

4、利用精密儀器檢測機床精度

可以結合具體的機床改造過程，利用先進的激光干涉儀測量系統，對機床的定位精度進行測量，并利用球桿儀快速檢查機床精度，診斷誤差來源，自動分析機床精度狀態，檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等，根據檢測結果，進行必要的分析，再結合資金投入、新技術應用等因素確定必要的改造、修理方案。在調整機床參數時，尤其是伺服驅動參數，可根據球桿儀的檢測結果，進行系統優化，使機床參數更合理，系統更穩定。

在改造完成后，利用激光干涉儀對定位精度進行測量，然后，根據情況進行適當的補償，可以大大提高機床的定位精度和加工精度。

5、減少傳動環節的間隙

一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。

如果進給傳動系統中有蝸輪蝸桿傳動，一定要注意，調整好反向間隙，否則，很可能直接影響機床性能。另外，如果進給傳動系統中有同步齒形帶，也必須進行適當的調整或更換，尤其是在采用半閉環系統中，若此部分不在控制環內，將直接影響機床的定位精度。

三、結論

綜上所述，在數控機床的加工工作當中，對于數控機床的精度影響因素有很多，對于這些影響我們要綜合分析，從多方面盡可能的降低誤差，實現加工精度的有效提升。