普通车床数控化改造 浅析普通车床的数控改造

　　摘要:企业要在当前市场需求多变,竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品,以最低价格、最好质量、最短时间去满足市场需求的不断变化。而普通车床已不适应多品种、小批量生产要求,数控改造后的车床操作方便,降低了操作者劳动强度,提高了产品质量,为下一道工序生产创造了良好条件。而改造所需费用仅是购买简易数控车床价格的一半。
　　关键词:车床数控改造
　　
　　普通车床是目前使用最广泛的机床之一,其技术参数范围广,加工范围较广,但结构复杂且自动化程度低,生产效率低,不适用于精密、形状复杂零件的加工。数控化加工是机械加工行业朝高质量、高精度、高效率发展的必然趋势。在现有的普通车床基础上对其进行数控化改造是一条低成本、高效益的途径。对企业现有的车床进行了数控化改造后,既满足了生产需要,又节省了很多经费,创造了可观的经济效益。
　　普通车床经过多次大修后,其零部件相互连接尺寸变化较大,主要传动零件几经更换和调整,故障率仍然较高,采用传统的修理方案很难达到大修验收标准,而且费用较高。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。数控车床的改造目的是要求车床稳定可靠,以尽可能低的故障率运转。普通车床应用微机控制系统进行改造,可以提高工艺水平和产品质量,减轻操作者的劳动强度。现将应用微机控制系统对普通车床改造进行总结分析。
　　一、车床数控改造的目的意义
　　改造后的车床生产效率高,是普通车床的3～5倍;减少工装,减少人为误差,提高加工精度,具有广泛的适用性和灵活性;缩短新产品的试制和生产周期,易于组织多品种生产,使企业能对场需求作出快速响应,能加工普通机床不能加工的大型复杂零件,能减轻劳动强度,改善劳动条件,节省人力,能降低劳动成本;熟悉了解设备、便于操作维修。
　　二、机床数控化改造的必要性
　　我国目前机床总量400多万台,其中数控机床总数只有11.34万台,即我国机床数控化率不到3%。近10年来,我国数控机床年产量为0.68～0.8万台,年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6%。我国机床超过10年的占60%以上,10年以下的机床中,自动、半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占60%以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长等缺点,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展,所以必须大大提高机床的数控化率。从微观上看,数控机床可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件,能够实现加工的自动化,而且是柔性自动化,从而使效率比传统机床提高3~7倍;另外,加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要“修配”,还可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运,拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种功能,因而可实现长时间无人看管加工。
　　三、普通车床的数控化改造设计
　　并不是所有的旧机床都可以进行数控改造,机床的改造主要应具备两个条件:首先,机床基础件必须有足够的刚性。其次,改造的费用要合适,经济性好。在改装车床前,要对机床的性能指标做出决定。改装后的车床能加工工件的最大回转直径以及最大长度、主电动机功率等一般都不会改变。加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。
　　四、改造的主要内容
　　(一)数控系统的改造
　　数控系统采用可编程控制器(PLC)控制,PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机,具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小,是实现机电一体化的理想控制装置等显著优点。用PLC改造传统继电器控制系统是很好的方法,它可以充分发挥PLC高可靠性、高抗干扰的特点,寿命长、维修量少查找外部线路简单。用PLC对系统进行逻辑控制和变速位置的数据处理,较好地实现了原工艺要求,简化了线路,提高了可靠性和机床的运行率。
　　(二)主轴箱的改造
　　如果要提高车床的自动化程度,或者所加工工件需在加工过程中自动变换切削速度,可用双速和四速电动机代替原车床的主电动机。由于多速电动机的功率是随着转速的变化而变化的,应选择功率大一些的电动机。也可采用主轴变频器改造,但费用较高。对普通车床进行数控改造时,一般可保留原有的主传动系统和变速操纵机构,这样既保留了车床的原有功能,又简化了改造量。我们就采取这种方式,对主要轴承进行精度恢复;校正主轴回转精度;将顶盖改为透明材料,方便学生观察主轴箱的传动;同样改造了变速箱前部,也安装了透明材料,便于学生观察工作原理。
　　(三)进给系统的改造
　　CA6136型普通车床采用的是T型丝杠等滑动丝杠副,与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低,不能适应于高速运动,也无法实现自动控制进给。另外由于磨损快,造成其精度保持性和寿命低等等,在进行普通机床数控化改造时都将其更换为滚珠丝杠副。滚珠丝杠副有以下一些特点:摩擦损失小,传动效率高;若使用的丝杠螺母预紧后,可以完全消除间隙,提高传动刚度;摩擦阻力小,几乎与运动速度无关,动静摩擦力之差极小,能保证运动平稳,不易产生低速爬行现象;磨损小、寿命长、精度保持性。
　　经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。其改造涉及到机械、电气、计算机等领域,是一项理论深、实践强的系统工程。在进行数控改造时,应该做好改造前的技术准备。改造过程中,机械修理与电气改造相结合,先易后难、先局部后全局。车床经改造后不但保持了原机床主轴传动部分变速范围广的特点,在机床运动控制上可以利用编程语言编程控制,还可以在系统示教状态下将操作者手动加工过程自动生成ISO代码,以便下一零件的自动加工。实践证明该机床操作方便,降低了操作者劳动强度,提高了产品质量,为下一道工序生产创造了良好条件。而改造所需费用仅是购买简易数控车床价格的一半。