普通車床的數控化改造方案

劉婷

摘要：為了提高我國機床的國際競爭力，滿足生產和教學需要，將普通車床進行數控化改造并提高其使用的多功能性、安全性是大勢所趨，在對普通車床進行改造的同時，設計出便于工人使用的機床附屬元件也是很有意義的，所以本次設計改造主要包括對普通車床進行數控化改造、“車、銑、鉆復合”車床改造及安全扳手的設計改造。

關鍵詞：車床;改造;數控化;多功能性;安全性

1.引言

我國是世界上機床產量最多的國家，目前機床總量380余萬臺，但其中數控機床總數只有11.34萬臺，數控化率不到3%，在國際市場競爭中處于較低水平。所以，投入較少的資金，將普通車床改造升級為數控車床，可以為企業創造可觀的經濟效益，可以使學校適應現代化生產和教學的要求，同時也可提高我國機床的數控化率。并且，在普通車床改造升級為數控車床的基礎上，還要更大程度的提高該數控車床的多功能性、安全性、加工精度和生產效率，因此提出了以下改造方案。

2.改造方案

2.1數控化改造方案

對普通車床進行數控化改造，可以提高加工效率、加工精度和自動化程度，數控改造分為硬件設計和軟件設計兩個部分。

硬件設計主要包括液壓卡盤、液壓尾座的總體布局設計，及其主要零件形狀、尺寸、材料的設計，在制造前還要對其進行有限元分析，從而優化設計;軟件設計主要包括PLC和CNC系統的設計，包括CNC系統的選擇及電氣控制線的連接、PLC系統的選擇及與CNC機床聯接方式的確定，并設計與其配套的附屬元件。

2.2“車、銑、鉆復合”車床改造方案

車銑復合是實現工件完整加工的有效方法，減少了零件在加工中重復拆卸、安裝、找正所耗費的時間。動力刀塔的設計是車銑復合車床的重要部分，它的性能將直接影響零件的加工精度、表面質量和機床生產率。

基于以上考慮，將動力刀塔設計如下：

動力刀塔由步進電機、伺服電動機、橫溜板、燕尾槽動導軌、立柱、動力頭、刀具等組成，其中動力頭是主要組成部分。動力頭部分可以安裝十二把刀具，分別為車刀、銑刀、鉆頭、螺紋刀等;動力頭安裝在立柱上，可做旋轉運動，方便了更換刀具;立柱可以沿著燕尾槽動導軌上下滑動，同時與主軸的旋轉運動相配合，可以實現刀具與工件之間X向、Y向的相對運動。燕尾槽動導軌安裝在橫溜板上，橫溜板帶動整個動力單元實現了Z向運動。

2.3扳手設計方案

普通車床中，常用的卡盤扳手和刀架扳手形狀類似，工人們在取用的時候經常會出現拿錯的情況，這樣會浪費工作時間;特別是初學車床的學生和學徒們，在使用卡盤扳手卡緊工件后，有時會忘記取下而直接啟動車床，使卡盤旋轉，這樣會導致嚴重的安全事故。

基于以上加工中存在的兩點問題，設計了一種多功能安全扳手：以卡盤扳手為主體，在卡盤扳手外側套有刀架套筒扳手，刀架套筒扳手上端套有彈簧、外側套有外套筒，外套筒起到保護扳手和彈簧的作用，并在刀架套筒扳手上開一對對稱的鍵槽形通孔，用螺釘通過通孔將卡盤扳手、刀架套筒扳手和外套筒相連接，通孔尺寸即為刀架套筒扳手的行程范圍。這樣，工人在不加外力情況下可以使用刀架套筒扳手，稍用力下壓便可在彈簧作用下使用卡盤扳手，工件夾緊完畢，停止施力，卡盤扳手又將在彈簧作用下從卡盤孔中彈出，避免危險的發生，也減少了使用過程中兩種扳手頻繁更換的時間。

3.結語

車銑復合車床的設計可以實現零件在一臺機床上一次裝夾后完成車、銑、鉆等加工，減少了零件的重復裝夾次數，節約了零件搬運、裝夾、切換刀具和主軸這些操作在加工過程中所耗費的時間，從而提高了生產效率、降低了工人的勞動強度;多功能安全扳手的設計，將刀架扳手和卡盤扳手合二為一，并安裝了彈簧，可以提高車床使用的安全性和高效性。通過本次對普通車床的數控化及多功能性改造，可以大大提高車床生產效率和加工精度、同時也大幅度地降低了工人的勞動強度，若能得到普及，將會提高我國機床的數控化率，并能提高我國機床水平的國際競爭力。

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