本文首先介紹了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性玛瘸，然后簡(jiǎn)單介紹了機(jī)床數(shù)控化改造的內(nèi)容及其的優(yōu)缺點(diǎn)，而重點(diǎn)在于介紹如何進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造，包括數(shù)控系統(tǒng)的選擇唾浙、數(shù)控改造中對(duì)主要機(jī)械部件改裝探討和機(jī)床數(shù)控改造主要步驟，并列舉了幾個(gè)數(shù)控改造的實(shí)例捂齐，最后說(shuō)明了數(shù)控改造中的問(wèn)題并提出了建議蛮放。

　　一、機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性

　　1.微觀看改造的必要性

　　微觀上看奠宜，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性包颁，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。

　　可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線(xiàn)压真、曲面等復(fù)雜的零件徘六。

　　由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量榴都，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線(xiàn)或曲面待锈。

　　可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化嘴高，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍竿音。

　　由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)拴驮，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行春瞬，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序守犯，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化费犯，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”飘示。

　　加工零件的精度高绷冈，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”帐等。

　　可實(shí)現(xiàn)多工序的集中国赫，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。

　　擁有自動(dòng)報(bào)警颤赤、自動(dòng)監(jiān)控勉窟、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工暑锈。

　　由以上五條派生的好處糊批。如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床)哀卿，減少了工裝嘿辟，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等片效。

　　以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的红伦，是一個(gè)極為重大的突破。此外淀衣，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)昙读、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)膨桥。

　　2.宏觀看改造的必要性

　　宏觀上看蛮浑，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè)只嚣，在70年代末沮稚、80年代初已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是册舞，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍蕴掏、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床调鲸、FMC盛杰、FMS外，還包括在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中推行CAD称痊、CAE贼欧、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))缸日、CIMS等等勤友。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量绝话。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍李联、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱(chēng)之為信息化)页本，最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年毕蠢。如我國(guó)機(jī)床擁有量中吝沃，數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9％便师，而日本在1994年已達(dá)20.8％雁唁，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性刮粥。

　　二车份、如何進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造

　　1.國(guó)外改造業(yè)的興起

　　在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家牡彻，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)扫沼，生意盎然，正處在黃金時(shí)代庄吼。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步缎除，機(jī)床改造是個(gè)永恒的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)总寻，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)器罐。在美國(guó)、日本渐行、德國(guó)轰坊，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)控改造的新的行業(yè)祟印。在美國(guó)肴沫，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司蕴忆、ayton機(jī)床公司明因、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等泡煌。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司梅砰。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床改裝(Retrofitting)業(yè)颁音。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)姨篮、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司恕下、野崎工程公司截抄、濱田工程公司、山本工程公司等桥庵。

　　2.數(shù)控化改造的內(nèi)容

　　機(jī)床與生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：其一是恢復(fù)原功能掰弯，對(duì)機(jī)床侈滚、生產(chǎn)線(xiàn)存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是NC化窍颗，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置坞角，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床吸占、CNC機(jī)床晴叨；其三是翻新，為提高精度矾屯、效率和自動(dòng)化程度兼蕊，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新件蚕，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工孙技，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新排作；其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新牵啦，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に囃尽⑿录夹g(shù)哈雏，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造拌夏。

　　3.數(shù)控化改造的優(yōu)缺點(diǎn)

　　1.減少投資額僧著、交貨期短

　　同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60％～80％的費(fèi)用辰诉，改造費(fèi)用低圣治。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯敏袄。一般大型機(jī)床改造辙紧，只花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的1/3，交貨期短坚为。但有些特殊情況苟可，如高速主軸、托盤(pán)自動(dòng)交換裝置的制作與安裝過(guò)于費(fèi)工尿绕、費(fèi)錢(qián)想阎，往往改造成本提高2～3倍，與購(gòu)置新機(jī)床相比唧整，只能節(jié)省投資50%左右瓤梦。

　　2.機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限

　　所利用的床身啊沟、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件辙使，而不是那種焊接構(gòu)件作瞄，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好危纫，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年宗挥。但是受到原來(lái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造种蝶。

　　3.熟悉了解設(shè)備契耿、便于操作維修

　　購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備時(shí)，不了解新設(shè)備是否能滿(mǎn)足其加工要求蛤吓。改造則不然宵喂，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力糠赦；另外会傲，由于多年使用，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解拙泽，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短淌山，見(jiàn)效快。改造的機(jī)床一安裝好顾瞻，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)泼疑。

　　4.可充分利用現(xiàn)有的條件

　　可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購(gòu)入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基株速。

　　5.可以采用最新的控制技術(shù)

　　可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度闸声，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次唉箩，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床贿叉。

　　4.數(shù)控系統(tǒng)的選擇

　　數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類(lèi)型，改造時(shí)交鹊，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇净纬。

　　1.步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)酥盼、電液脈沖馬達(dá)等打洋。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后传等，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)剥跃，通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量鹉奸、頻率以及通電順序笙寻，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向莺戒。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端伴嗡，故稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)急波，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度瘪校，所以系統(tǒng)的位移精度較低澄暮。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便阱扬，工作可靠泣懊，成本低，易改裝成功麻惶。

　　2.異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)馍刮，光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)窃蹋，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較卡啰，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)警没，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)匕冠，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜患赏，成本也高逾族，對(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán)。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)難界北。但是可以獲得比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度床斜，更快的速度，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)扇收『贸蓿可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)氨案。

　　3.交/直流伺服電機(jī)拖動(dòng)也拳，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

　　半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置锻刺。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差绝迁，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低懂版，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單鹃栽。在將角位移檢測(cè)元件與速度檢測(cè)元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無(wú)需考慮位置檢測(cè)裝置的安裝問(wèn)題。

　　當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多躯畴，國(guó)外著名公司的如德國(guó)SIEMENS公司民鼓、日本FANUC公司；國(guó)內(nèi)公司如中國(guó)珠峰公司蓬抄、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司丰嘉、華中數(shù)控公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心夯到。

　　選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和用戶(hù)的要求饮亏。

　　5.數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討

　　一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床耍贾，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到：有高的靜動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小路幸，傳動(dòng)無(wú)間隙荐开；功率大；便于操作和維修简肴。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求晃听。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求尚羽，才能獲得預(yù)期的改造目的呛米。

　　1.滑動(dòng)導(dǎo)軌副

　　對(duì)數(shù)控車(chē)床來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車(chē)床導(dǎo)向精度和工藝性外斜回，還要有良好的耐摩擦簇寻、磨損特性掸阶，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)凳贰。同時(shí)要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響窟著，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑哗励。

　　2.齒輪副

　　一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動(dòng)精度危暇，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高界橱。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無(wú)間隙傳動(dòng)，因而改造時(shí)托祖，機(jī)床主要齒輪必須滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床的要求丛君，以保證機(jī)床加工精度。

　　3.滑動(dòng)絲杠與滾珠絲杠

　　絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度舟肉。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求修噪。被加工件精度要求不高時(shí)可采用滑動(dòng)絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況路媚，如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙黄琼。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于6級(jí)，螺母間隙過(guò)大則更換螺母整慎。采用滑動(dòng)絲杠相對(duì)滾珠絲杠價(jià)格較低脏款，但難以滿(mǎn)足精度較高的零件加工。

　　滾珠絲杠摩擦損失小裤园，效率高撤师，其傳動(dòng)效率可在90%以上剂府；精度高，壽命長(zhǎng)剃盾；啟動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近周循，可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩。因此可滿(mǎn)足較高精度零件加工要求万俗。

　　4.安全防護(hù)

　　改造效果必須以安全為前提湾笛。在機(jī)床改造中要根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施，切不可忽視辆泄。滾珠絲杠副是精密元件蟋真，工作時(shí)要嚴(yán)防灰塵特別是切屑及硬砂粒進(jìn)入滾道。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護(hù)罩铐坠。大拖板與滑動(dòng)導(dǎo)軌接觸的兩端面要密封好酷它，絕對(duì)防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進(jìn)入滑動(dòng)面損傷導(dǎo)軌。

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