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普通車床數(shù)控化改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)
日期：2010年01月07 來源：沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：普通車床
總體改造方案的設(shè)計(jì)
數(shù)控機(jī)床由機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和外圍設(shè)備三部分組成。普通車床臥式車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制原有車床自動(dòng)完成機(jī)械加工任務(wù)，加工中心提高車床的加工精度和生產(chǎn)率。在考慮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造的具體方案時(shí)，所遵循的原則是，在滿足需要的前提下，對(duì)原有車床盡可能減少改動(dòng)量，以降低改造成本。改造中需要解決的問題是：
增加數(shù)控裝置，設(shè)計(jì)微機(jī)控制裝置或選用經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控系統(tǒng)；將現(xiàn)有機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給控制裝置改造成數(shù)控控制的無級(jí)自動(dòng)變速的進(jìn)給系統(tǒng)；將絲杠換成滾珠絲杠，提高傳動(dòng)精度；手動(dòng)控制的刀架轉(zhuǎn)位裝置改造成數(shù)控裝置控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架；加裝脈沖編碼器，實(shí)現(xiàn)螺紋的自動(dòng)切削。若對(duì)改造后機(jī)床的要求較高，加工中心則要改造主軸，重新設(shè)計(jì)主軸箱，使用主軸伺服電動(dòng)機(jī)或電主軸。
數(shù)控化改造項(xiàng)目
(1)控制系統(tǒng)的選定。普通車床目前市場(chǎng)上數(shù)控系統(tǒng)的類型比較多，選擇前首先應(yīng)對(duì)擬改造的臥式車床自身功能有一個(gè)充分的了解，可根據(jù)價(jià)格合理、技術(shù)先進(jìn)、服務(wù)方面的原則選擇微機(jī)系統(tǒng)式數(shù)控系統(tǒng)。若選擇微機(jī)系統(tǒng)，需要完成軟、硬件的設(shè)計(jì)，即要完成X、Z軸的進(jìn)給控制。分別完成X、Z向的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)車削端面、外圓、任意錐度圓弧面、球面等加工。為了能夠加工螺紋，加工中心配用主軸同步脈沖傳感器，可加工導(dǎo)程在6mm以下的螺紋工件。整個(gè)系統(tǒng)屬于開環(huán)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)力大、成本較低、抗干擾性能強(qiáng)，能很好地滿足生產(chǎn)的需要，但是設(shè)計(jì)工作量大，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高。
另外，還可以根據(jù)實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)型車床的數(shù)控系統(tǒng)，調(diào)制、普通車床安裝簡(jiǎn)單，可靠性較高，價(jià)格較貴。
機(jī)械部分的改造
1)滑動(dòng)導(dǎo)軌副。對(duì)數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除了應(yīng)該具有臥式車床導(dǎo)軌的精度和工藝性外，還要有良好的耐磨性，并減少因摩擦力而致死區(qū)。同時(shí)還要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響；合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤滑。一般臥式車床的導(dǎo)軌材料為HT200，機(jī)床改造時(shí)可在原床鞍下滑面經(jīng)機(jī)械加工后貼一層聚四氟乙烯軟帶。聚四氟乙烯軟帶與鑄鐵配合時(shí)，具有良好的減磨性能，普通車床動(dòng)摩擦因數(shù)約為鑄鐵的1／8-1／3，有效地防止機(jī)床的爬行。此外，床鞍與床身、中滑板與小滑板應(yīng)接觸均勻，接觸面積不應(yīng)小于70％，接觸點(diǎn)數(shù)不應(yīng)小于10點(diǎn)／cm2，加工中心這是保證加工精度和尺寸一致性的關(guān)鍵之一。
2)絲杠傳動(dòng)副。一般數(shù)控車床或數(shù)控系統(tǒng)要求采用滾珠絲杠副傳動(dòng)，目的是為了提高機(jī)床的進(jìn)給精度，減小傳動(dòng)副的摩擦阻力。為此，對(duì)滾珠絲杠和滑動(dòng)絲杠作了一個(gè)比較，見表2-1。根據(jù)JB／T 2886--2008絲杠精度標(biāo)準(zhǔn)可知：滾珠絲杠分為1、2、3、4、5、6、7、8、9九級(jí)。臥式車床使用的是7級(jí)精度的滑動(dòng)絲杠，通過將3級(jí)精度的滾珠絲杠與7級(jí)精度的滑動(dòng)絲杠比較，從精度來講，二者的差異并不大，加工中心因此建議選用3級(jí)滾珠絲杠來替換原有絲杠。普通車床這樣帶來的好處是，傳動(dòng)速度快，反向靈敏，精度較高，所需轉(zhuǎn)矩小。
3)拖板系統(tǒng)。拖板的運(yùn)動(dòng)是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象，不論是點(diǎn)位控制還是連續(xù)控制，被加工零件的最后坐標(biāo)精度將受拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響，尤其是對(duì)于用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)元件的開環(huán)系統(tǒng)。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運(yùn)動(dòng)，而沒有位置檢測(cè)和反饋，故實(shí)際移動(dòng)值和系統(tǒng)指令值的差別造成加工誤差。因此，除了床鞍、中滑板(小滑板已被取消)配合精度要求較高外，普通車床在傳動(dòng)裝置的布局上還應(yīng)采用減速齒輪箱來提高傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)精度。
4)主軸同步傳感器的安裝。主軸同步傳感器的作用就是傳遞信息給數(shù)控裝置，加工中心保持主軸的速度和刀架進(jìn)給量的一致。安裝時(shí)要求保證機(jī)床主軸轉(zhuǎn)一圈，傳感器也要轉(zhuǎn)一圈，這樣才能保證發(fā)給數(shù)控裝置的信號(hào)準(zhǔn)確，車削螺紋時(shí)不亂扣。
5)車刀刀架的改造。機(jī)床數(shù)控化改造之后，將原來的小滑板拆掉，普通車床改用四刀位的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架或盤式回轉(zhuǎn)刀架，數(shù)控系統(tǒng)通過刀位控制最多能控制4—12把車刀，可順時(shí)針連續(xù)換刀。
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