车床的数控改造

乔廷婷

目前，国内中小型机加企业中仍有大量的普通车床服役。普通c车床生产效率低下，加工精度不高，不适应现代加工制造业发展。为了提高生产效率和加工精度，有必要对在用普通车床进行数控化改造，而且还能控制生产成本。

一、车床数控改造的内容

普通车床數控改造主要内容有：

1.恢复原功能——对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复;2.数控化——在普通机床上加数显装置或加数控系统;3.翻新——为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度;对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新;4.技术更新或技术创新——为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。

二、数控系统的选择

选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求来确定。1.开环系统——该系统的伺服驱动装置是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。这种系统不需要位置和速度反馈，位移精度主要决定于步进电机的角位移精度和齿轮丝杠等传动元件的精度，所以位移精度低。但系统结构简单、调试维修方便、工作可靠、成本低、易改装成功。2.闭环系统——该系统由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置信号反馈给计算机，与给定值进行比较，将两者的差值放大并变换，驱动执行机构，以消除偏差。此系统复杂、成本高、对环境温度要求严。但系统精度高、速度快、功率大。可根据产品技术要求，决定是否采用。3.半闭环系统——半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内的部分元件的误差，因此，其精度比闭环系统的精度低，但是其结构与调试都较闭环系统简单。

三、机床数控改造主要步骤

1.改造方案的确定（1）机械修理与电气改造相结合。一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围和内容;也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求和内容;还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改造成功的基础。（2）先易后难、先局部后全局。确定改造步骤时，应把整个电气部分改造分成若干个子系统进行，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，使人的注意力能集中到关键地方。（3）根据使用条件选择系统。针对改造对象确定它的环境和条件，这对选择电气系统的防护、抗干扰、自冷却及空气过滤等性能可提供正确的依据。电气系统选择时还必须考虑成熟产品，它们性能应合理实用、有备件可提供维修支持、功能可满足当前和今后若干年内的发展要求等。

2.改造的技术准备

（1）机械部分准备。为配合电气改造的机械大修工作应先期完成。同时对需拆、改和加工的部分等应事先规划，要与整个改造工作衔接得当。

（2）新旧系统接口的转换设计。根据每台设备改造范围不同，需事先设计接口部分转换，若全部改造的，应设H-IL电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接入点、参数测量点、维修位置等。要求操作与维修方便合理、线路走向通顺、中小连接点少、强弱电干扰最小、备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等，必要时需自行制作转换接口。（3）操作和编程人员的技术培训。培训内容一般应包括：①新的操作面板配置、功能、指示含义;②新系统的功能范围、使用方法及与旧系统的差别;③维护保养要求;④ 编程标准与自动化编程等。重点是弄懂、弄通操作说明书和编程说明书。

3.改造的实施

（1）原机床的全面保养。原机床经长期使用后，需要进行全面保养。其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，并记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用，又可在改造结束时作对比分析用。

（2）保留的电气部分最佳化调整。若对电气系统作局部改造，则应对保留电气部分进行保养和最佳化调整，如强电部分的零件更换、电机的保养、变压器的烘干绝缘、污染的清洁、通风冷却装置的清洗、伺服驱动装置的最佳化调整、老化电线电缆的更新、连接件的紧固等。只有对保留的电气部分做好过细的最佳化调整，才能保证改造后的机床有较低的故障率。（3）原系统拆除。原系统的拆除必须对照原图纸仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正。拆下的系统要妥善保管，以备万一改造不成功时恢复使用。还有一定使用价值的，可作备件。（4）合理安排新系统位置及布线。连线工作必须分工明确，有一人复查检验，以确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。（5）调试。调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试中首先试安全保护系统灵敏度，防止人身和设备事故发生。调试现场必须清理干净;各运动坐标拖板处于全行程中心位置;能空载试验的，先空载后加载;能模拟试验的，先模拟后实动;能手动的，先手动后自动。（6）验收及后期工作。机床的各项机械性能应达到要求，几何精度应在规定的范围内。可以参照国内外有关数控机床切削试件标准，在有资格的操作工、编程人员配合下进行试切削。图纸、资料留存备修。

（作者单位：陆军装甲兵学院士官学校）