机床数控改造论文

机床数控改造论文（共12篇）

机床数控改造论文 篇1

1 数控机床

所谓数控机床就是一种由程序控制系统来完成机床自动化运行的机床。1951年世界第一台数控机床在美国麻省理工学院问世, 这是一台由电子管数控系统控制的铣床, 7年之后美国又首先研制出能自动更换刀具的数控机床。1968年世界上第一条数控机床生产线诞生, 到70年代中后期, 由于科学技术的飞速发展, 出现了自动化加工车间, 自动化工厂也应运而生。数控机床具有以下几个特点;

(1) 由于数控化操作机床, 极大的降低了人为造成的误差, 并且批量加工时加工质量可以得到保证;

(2) 可进行多点坐标的联动, 适合加工形状复杂的零部件;

(3) 在加工不同的零件时, 只需输入不同的数控程序, 其余步骤都有数控系统自行完成, 极大的节省了生产时间, 提高了生产效率;

(4) 机床本身具有刚性大, 精度高的特点, 生产率是普通机床的数倍;

(5) 由于机床本身的运行完全由数控系统来操作, 极大的减轻了操作人员的劳动强度;

2 数控机床的改造要点

在我国, 机械自动化数控技术虽然起步较晚, 但已经迎头追赶世界先进水平, 公认的世界机械制造业最发达的国家是德国和日本。拥有众多享誉世界的大公司, 例如大家耳熟能详的戴勒姆·奔驰汽车公司, 大众汽车公司, 西门子公司, 三菱重工, 松下电气等。我国也有徐工、柳工、三一重工等知名机械类制造公司。而我国除了少数大型机械制造公司以外, 许多机械行业单位使用的大部分还是老式普通机床, 大批量更换投入资金又太大, 所以普通机床改造数控机床就显得至关重要。我认为实现普通机床改造数控机床可以分为以下4个部分, 首先恢复机床原有功能, 对原有机床存在的故障部分进行排查, 诊断和修复;其次在普通机床上加装电子显示器, 或直接加数控系统;然后进行翻新, 为了进一步增加机床的加工精度、效率和自动化, 对机械、电气部分进行改造翻新, 对于机械部分进行重新装配加工, 使其加工精度得到提升, 对不满足生产要求的数控系统予以更新。最后就是有重大技术创新是, 才大批量大幅度的对原有机床进行整体改造。

3 重点改造的部位

对于数控机床数控系统的选择上, 由于市场同类型数控系多种多样, 在选择之前, 应首先了解所改造机床的性能, 再从价格, 使用寿命, 操作难易程度度等方面选择。当然在经济条件允许的情况下, 大品牌的数控系统是首选。首先这类数控系统在电子元件的使用上经过严格筛选, 制造工艺也极其考究, 并且操作简易。在功能方面因为数控系统所具备的功能要满足所改造机床的功能, 尽量减少过多的数控功能, 以减轻操作难度。因为, 如果数控系统功能太多的话一方面是改造资金的浪费, 另一方面复杂的内部系统偶尔会造成程序故障。

对于机床械部分的改造, 为了充分发挥数控系统的性能, 保证改造后的数控机床能在数控系统的控制下完成重复定位精度, 微机进给无爬行, 并且增加机床的使用寿命, 外形简洁美观, 机械部分的改造有以下几个方面。

3.1 床身部分

为了使改造后的机床生产效率得到提高, 除了尽可能的减少系统故障外, 也要考虑机床本身的耐磨性, 尤其是导轨部分的耐磨性。

一般数控机床床身部分的选材为普通铸铁, 而导轨部分采用高强度合金钢材料, 其耐磨性是普通铸铁的数倍, 因此在改造中, 旧床身部分可以不变, 导轨换成合金材质, 并用螺钉或焊接或粘剂加以固定, 在固定导轨前一定要进行磨削加工, 以降低表面粗糙度, 提高粘接强度。

3.2 主轴变速箱

依照所选的数控系统的不同, 此处以GWK/AT-II数控系统为例, 主运动的方式和传统的普通机床一样, 要求变速范围尽可能的大, 来保证加工转速, 使生产效率和质量得到提升。在改造时可以根据具体情况, 有效的利用编码方式的不同来提高主轴变速功能, 将两个齿轮合二为一, 装配远程控制电磁离合器, 使其在不停机的情况可以完成两种变速, 而其他速度的调整可以采用手动机械变速来完成。

3.3 拖板装置

无论点位的控制还是连续的控制, 被加工零件的坐标精度, 都受拖板运动的影响。对于步进电机而言。因为数控系统所发出的操作指令仅能使拖板运动, 并没有位置检测和信号反馈的功能, 所以系统所发出的指令值和实际托板移动值如果有差别的话, 就会造成加工误差。因此, 除了拖板和配件的精度要保证外, 在灵敏度和传动精度的要求上还要采取一些措施, 使其得到提高。①传动装置的布局采用减速齿轮箱来提高传动精度 (分辨率为0.01mm) 。传动比计算公式为:

公式中:α为步进电机的步距角 (度) ;p为丝杠螺距, mm;δ为脉冲当量。②在齿轮传动的时候, 为了提高正传动和反传动的精度, 必须要尽可能消除配对齿轮间的传动间隙, 方法有两种, 分别是柔性调整法和刚性调整法。一般情况下配对齿轮侧隙方法选择的是刚性调整法。③利用滚珠丝杠来代替原滑动丝杠, 提机床的高传动灵敏性和降低机床功率和步进电机力矩的损失。

3.4 自动换刀装置

自动换刀装置是数控机床的重组成部分, 形式多种多样。自动化数控机床中, 刀具的更换直接影响加工时间和精度, 老式机床的使用中, 人工装夹刀具不仅费时费力, 而且如果没有夹紧生产加工时还会出现安全隐患, 所以自动换刀系统应运而生, 自动换刀装置的加入使换刀这一步骤更加迅速准确。

刀库和刀具交换机构组成了自动换刀系统。它是数控系统中不可缺少的组成部分, 首先要把加工过程中所需要的所有刀具依次安装在标准的刀柄上, 并进行预先调整, 然后放入刀库当中。在需要换刀的时候先在刀库中完成选刀这一步骤, 并且由刀具交换装置从刀库和主轴上分别取出刀具, 将新刀具装入主轴, 并把旧刀具放回刀库原有的位置, 完成换刀。存放刀具的刀库具应拥有极大的刀具容量, 以满足加工的需求, 在安装时它既可以安装在主轴箱的侧面或上方, 也可以作为独立的一部件安装到机床外, 并由搬运装置完成运送刀具的工序。

与转塔主轴头相比较, 拥有刀库的自动换刀数控机床只有一个主轴, 只需设计部件就能充分满足它的刚度, 并且能满足大部分精密零件的加工需求。另外, 因为刀库中可以存放数量较大的刀具, 所以能够进行一些复杂零件的多工序精密加工。这就明显提高了机床的使用范围和加工效率。所以带刀库的数控换刀装置适用于大部分数控机床。

4 结束语

本文简述了市场上大部分普通机床改造数控机床主要的几项技术要点。数控加工中心对21世纪我国机械发展至关重要, 小到生活民用, 大到军工航天, 机械加工和国家整体实力紧密相关。最有说服力的就是日本能在二战后迅速恢复元气, 与其大力发展扶持机械行业是分不开的, 放眼世界, 顶尖的机械加工技术和精密机械设备大多掌握在美国, 德国, 日本等国家的手中, 虽然我们可以高价进口一些高精密机械仪器, 但真正的核心技术是金钱所不能购买的, 想要发展进步, 唯有自强不息, 独立研发制造并有所借鉴, 才能发展壮大, 建国以来, 几代机械人的努力才有了我国现在机械行业的蓬勃发展, 在此我由衷的希望, 我国的机械行业能把握好科学技术和市场经济给我们带来的机遇, 并且迎接来自国际化尖端机械加工技术所带来的严峻挑战, 使我国数控加工技术和机械产业走向世界的巅峰。

机床数控改造论文 篇2

一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度;运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙;功率大;便于操作和维修，机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。

6.1、滑动导轨副

对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。

6.2、齿轮副

般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。

6.3、滑动丝杠与滚珠丝杠

丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。

滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上;精度高，寿命长;启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。

6.4、安全防护

效必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。

七、机床数控改造主要步骤

7.1、改造方案的确定

改造的可行性分析通过以后，就可以针对某台或某几台机床的现况确定改造方案，一般包括：

7.1.1 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、内容;也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、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。

7.1.2 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先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。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。

7.1.3 根据使用条件选择系统

针对某台或某几台机床，确定它的环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线，甚至有否鼠害等外界使用条件，这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据，使改造后的电气系统有了可靠的使用保证。当然，电气系统的选择必须考虑成熟产品，性能合理、实用，有备件及维修支持，功能满足当前和今后若干年内的发展要求等。

7.1.4 落实参与改造人员和责任

改造是一个系统工程，人员配备十分重要。除了人员的素质条件外，根据项目的大小，合理地确定人数与分工是关键。人员太少不利于开展工作，人员太多也容易引起混乱。根据各个划分开的子系统，确定人员职责，有主有次，便于组织与协调。如果项目采用对外合作形式，更需在目标明确的前提下，界定分工，确定技术协调人。

7.1.5 改造范围与周期的确定

有时数控机床电气系统改造，并不一定包含该机床全部电气系统，应根据科学的测定和分析决定其改造范围。停机改造的周期，根据各企业的实际情况确定，考虑因素有生产紧张程度、人员技术水平、准备工作充分程度、新系统大小与复杂程度，甚至还包括天气情况等。切忌好大喜功，急于求成，匆忙上阵，但也要合理安排，防止拖拖拉拉。

7.2、改造的技术准备

改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括：

7.2.1 机械部分准备

为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。同时对停机后需拆、改、加工的部分等应事先规划完毕，提出明确要求，与整个改造工作衔接得当。

7.2.2 新系统电气资料消化

新系统有许多新功能、新要求、新技术，因此改造前应熟悉技术资料，包括系统原理说明、线路图、PLC梯形图及文本、安装调试说明、使用手册、编程手册等。要有充裕的时间来对上述资料进行翻译(进口系统)、消化、整理、核对，做到思路清晰，层次分明。

7.2.3 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，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点、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。

7.2.4 操作、编程人员的技术培训

机床电气系统改造后，必然对操作、编程人员带来新的要求。因此提前对操作人员和编程人员进行新系统知识培训十分重要，否则将影响改造后的机床迅速投入生产。培训内容一般应包括新的操作面板配置、功能、指示含义;新系统的功能范围、使用方法及与旧系统的差别;维护保养要求;编程标准与自动化编程等等。重点是弄懂、弄通操作说明书和编程说明书。

7.2.5 调试步骤与验收标准的确定

新的电气系统改造完以后，怎样进行调试以及确定合理的验收标准，也是技术准备工作的重要一环。调试工作涉及机械、液压、电气、控制、传感等，因此必须由项目负责人进行，其它人员配合。调试步骤可从简到繁，从小到大，从外到里进行，也可先局部后全局，先子系统后整系统进行。验收标准是对新系统的考核，制定时必须实事求是，过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来，不能轻易修改，因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。

7.3、改造的实施

准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为：

7.3.1 原机床的全面保养

机床经长期使用后，会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在缺陷，所以首先要进行全面保养。其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，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。

7.3.2 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，连接件的紧固等等。只有对保留的电气部分做好过细的最佳化调整工作，才能保证改造后的机床有较低的故障率。

7.3.3 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(局部改造情况下)。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，拆下的系统及零件应分门别类，妥善保管，以备万一改造不成功或局部失败时恢复使用。还有一定使用价值的，可作其他机床备件用。切忌大手大脚，乱扔乱放。

7.3.4 合理安排新系统位置及布线

根据新系统设计图纸，合理进行新系统配置，包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。连线工作必须分工明确，有人复查检验，以确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。

7.3.5 调试

调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员应头脑冷静，随时记录，以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度，防止人身、设备事故发生。调试现场必须清理干净，无多余物品;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。

7.4、验收及后期工作

验收工作应聘请有关的人员共同参加，并按已制定的验收标准进行。改造的后期工作也很重要，它有利于项目技术水平的提高和使设备尽早投产。验收及后期工作包括：

7.4.1 机床机械性能验收

经过机械修理和改造以及全面保养，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。

7.4.2 电气控制功能和控制精度验收

电气控制的各项功能必须达到动作正常，灵敏可靠。控制精度应用系统本身的功能(如步进尺寸等)与标准计量器具(如激光干涉仪、坐标测量仪等)对照检查，达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比，获得量化的指标差。

7.4.3 试件切削验收

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。试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等，一般不宜采用产品零件作试件使用。

7.4.4 图纸、资料验收

机床改造完后，应及时将图纸(包括原理图、配置图、接线图、梯形图等)、资料(包括各类说明书)、改造档案包括改造前、后的各种记录)汇总、整理、移交入档。保持资料的完整、有效、连续，这对该设备的今后稳定运行是十分重要的。

7.4.5 总结、提高

每次改造结束后应及时总结，既有利于提高技术人员的业务水平，也有利于整个企业的技术进步。

八、数控改造几个实例

1、用SIEMENS 810M改造X53铣床

1998年，公司投入20万元，用德国西门子810M数控系统、611A交流伺服驱动系统对公司的一台型号为X53的铣床进行X、Y、Z三轴数控改造;保留了原有的主轴系统和冷却系统;改造的三轴在机械上采用了滚轴丝杆及齿轮传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、PLC程序的编制与调试、机床大修，最后是整机的安装和调试。铣床改造后，加工有效行程X/Y/Z轴分别为880/270/280 mm;最大速度X/Y/Z轴分别为5000/1500/800 mm/min;手动速度X/Y/Z轴分别为3000/1000/500 mm/min;机床加工精度达到±0.001mm。机床的三坐标联动可完成各种复杂曲线或曲面的加工。

2、用GSK980T和步进驱动系统改造C6140车床

1999年，公司投入了8万元，采用广州数控设备厂生产的GSK980T数控系统、DY3混合式步进驱动单元对公司的一台加长C6140车床的X、Z两轴进行改造;保留了原有的主轴系统和冷却系统;改造的两轴在机械上采用了滚轴丝杆及同步带传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修及整机的安装和调试。车床改造后，加工有效行程X/Z轴分别为390/1400 mm;最大速度X/Z轴分别为1200/3000 mm/min;手动速度为400mm/min;手动快速为X/Z轴分别为1200/3000 mm/min;机床最小移动单位为0.001mm。

3、用GSK980T和交流伺服驱动系统改造C6140车床

2000年，用广州数控设备厂生产的GSK980T数控系统、DA98交流伺服单元及4工位自动刀架对电机分厂的一台C6140车床X、Z两轴进行数控改造;保留了原有的主轴系统和冷却系统;改造的两轴在机械上采用了滚轴丝杆及同步带传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修及整机的安装和调试。车床改造后，加工有效行程X/Z轴分别为390/730 mm;最大速度X/Z轴分别为1200/3000 mm/min;手动速度为400mm/min;手动快速为X/Z轴分别为1200/3000 mm/min;机床最小移动单位为0.001mm。

4、用SIEMENS 802S改造X53铣床

2000年，公司投入12万元，用德国西门子802S数控系统、步进驱动系统对公司的另一台型号为X53的铣床进行X、Y、Z三轴数控改造;保留了原有的主轴系统和冷却系统;改造的三轴在机械上采用了滚轴丝杆及齿轮传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修，最后是整机的安装和调试。铣床改造后，加工有效行程X/Y/Z轴分别为630/240/280 mm;最大速度X/Y/Z轴分别为3000/1000/600 mm/min;手动进给速度X/Y/Z轴分别为2000/800/500 mm/min;最小移动单位为0.001mm。

九、数控改造中的问题和建议

通过几台机床的数控改造工作后，发现工作中也存在许多问题，主要表现在：

一是各部门、开发人员职责不明朗，组织混乱，严重影响了改造进度;

二是制定的工作进程和计划大多只是凭经验制定，不太合理;

三是相关人员的培训工作没有到位，导致机床改造后工艺人员不会编程、操作人员对机床操作不熟练等问题。

综合以上问题，有几点建议：

一是负责改造的员工职责明确，奖罚分明，充分调动员工的积极性;

二是培养一批高素质的应用和维护人员，选派人员外出进修，学习先进技术;

数控机床电气改造问题研究 篇3

【关键词】数控机床；电气；改造

随着我国各大加工企业的快速发展，数控机床在各大领域中的应用也越来越广。数控机床的数量以及技术水平，决定了企业的综合实力、工业企业的现代化程度，甚至影响着一个国家的整体国力。而数控机床电气是机床整个结构中重要的一部分，它的改造情况直接影响着机床的正常运行。因此，数控机床电气改造问题已经得到了各大企业的高度重视，因为它不但关系着机床的健康运行，也影响着企业生产效率能否提高，从而进一步影响企业的经济效益。

1、数控机床电气改造的重要性

近年来数控技术的广泛应用已经成为了工业产品生产自动化与集成化的基础，并已渗透到各大工业领域当中。数控机床的使用数量以及其技术的发展水平直接影响着工业企业的生产能力、现代化的程度以及一个国家的综合实力等。

随着数控机床在各大领域的不断应用以及其技术水平的逐步提高，其问题也在不断的涌现出来，目前电气元件损耗以及精确度下降等问题已经成为数控机床的普遍问题，比如：由于电气连接元件被氧化导致它的接触可靠性降低；由于电机的整流子损耗而导致光电器件性能的下降；由于漏电等现象导致的信号异常以及参数误差等，这些都会影响数控机床设备的正常运行。然而随着数控技术的发展速度越来越快，那些在技术以及工艺和理论方面都没有办法跟上时代脚步的厂家，很可能就会被社会所淘汰，从而失去了原来设备配套服务的保障。同时，在激烈的市场竞争环境下，市场对生产制造企业提出的要求也越来越多。生产企业必须要通过不断提高产品的加工质量、减少加工时间、降低能源损耗等方法才能在激烈的市场竞争中获得一席之地。为了能够实现这个目标就必须要不断提高数控机床的技术水平。可是由于考虑到数控机床设备的资产价值非常高，如果被直接淘汰太过于浪费，因此对数控机床主要部件的工艺改造就成为了各大企业高度重视的问题。

2、数控机床电气改造的具体内容

数控机床电气改造的具体内容主要有以下几个方面：

第一，对数控机床出现问题的部位进行查找和维修，也就是对其功能进行复原，对它的电气零部件进行更换和翻新，从而提高数控机床的生产效率以及产品的生产质量。

第二，还要对那些没有办法满足生产要求的电气系统做出翻新。

第三，数控机床的电气改造还包含对数控技术水平的改革，从而进一步促进数控机床系统功能的发挥。

3、数控机床电气改造要注意的问题

3.1改造前应注意的问题

数控机床在电气改造之前要注意的问题主要有以下几点：

第一，方案的确定以及可行性的分析。数控机床电气在改造之前的可行性分析是非常重要的，它的准确度直接影响着电气改造后的整体效果。所以电气改造的相关工作人员一定要从原机床设备的真实情况出发，对原设备与其它同类机型在功能、使用性以及可靠性等方面的差异做出详细的分析，同时还要根据企业自身的技术水平和企业以后的发展规划等方面做出考量。因为数控机床是机电一体化的设备，数控设备一旦出现机械损耗、走形以及泄漏等问题都会给电气系统的改造带来很多的影响，所以可以先通过熟悉掌握数控设备的整体情况之后再对机床的处理方式进行判断，之后再按照加工企业对设备的使用情况以及企业的经济状况来选择原有电气系统的升级和新电气系统的应用。

第二，在电气改造之前，一定要第一步完成对相关设备机械部分的测算、制图、设计以及零部件的制作，同时还要掌握好新电气系统的详细资料，仔细阅读好系统原理的说明、安装调试的说明以及相关的使用和编程手册等，在熟悉并掌握新系统的功能以及要求之后，再去转换设计新旧系统的接口。另外，还需要充分考虑到新系统和旧系统的功能匹配以及数模之间的转换等问题。之后一定要对新的电气改造系统制定出详细的调试规范以及检验的要求，同时再结合该新电气系统的具体工作内容来对机械设备、电气、液压以及传感等各个项目做出调试和检测，另外在验收的过程中一定要严格依据相关检验标准来进行，不能随意的做出修改。

3.2电气改造过程中应注意的问题

数控机床电气改造过程中要注意的问题主要有以下几点：

第一，在对电气进行正式改造的过程中，一定要高度重视对原机床的综合维护，同时还要对电气系统中保留下来的部分做出调试，保持未进行改造的部分能继续健康的运行。

第二，对原来电气系统的拆卸一定要参照原来的图纸，并要及时的在原来图纸上作出标识，以免被落下。在拆卸的过程中很可能会看出新系统的缺点，应该及时合理的对新系统进行补充和修改，拆卸下来的的旧系统以及一些零部件一定要做好分类，做出妥善的保管，把那些仍然具有利用价值的零部件，可以作为其它数控机床的备用部件。

第三，原电气系统被拆除之后一定要对新系统的位置和布线进行合理的安排，比如，对箱体的固定、线路的走向及固定以及对元器件位置进行调整等。一定要保证连线工艺的规范化。

第四，以上的一系列工作结束之后，一定要按照之前所定的流程和要求开展调试工作。调试的相关工作人员一定要时刻保持清醒的头脑，及时的做好记录，一旦发现问题，要做出合理化的解决。另外，在调试过程中要先对安全保护系统的灵敏度进行测试，以免发生事故；调试的场地一定要保持干净；各个运动的坐标拖板一定要位于整个行程的中心部分，能够空载进行试验的，就先进行空载再进行加载；能够进行模拟试验的，就先进行模拟之后再采取实际行动；能够手动的，就先采取手动后采取自动。

3.3电气改造后应注意的问题

在对电气改造之后，验收工作是非常重要的，要时刻对数控机床的机械性能、电气的控制功能以及控制的精度和切削能力等方面给予高度关注。比如以电气的控制为案例，在把电气系统本身的功能和精确度与标准的计量设备（比如，激光干涉仪和坐标测量仪）做对比的同时，还要与原来数控机床设备的功能和精确度做对比。用量化的结果判断出改造后的整体效果。电气改造完成之后，一定要把相关的图纸和档案保存好，让它保持完整和连续，为以后数控设备的进一步改造提供帮助。

4、结语

综上所述，数控机床目前被各大领域广泛应用，而电气作为数控机床重要的组成部分，它的改造问题已经得到了越来越多的关注。数控机床电气改造是一项相对复杂的工程，它的合理化改造可以提高数控机床的使用情况，还能提高企业的生产效率，从而提高企业的经济效益。

参考文献

[1]王红.旧数控机床改造的意义及其技术途径[J].机械制造与自动化，2012（6）.

[2]孙如军，孙莉.经济型数控机床改造的优化方案研究[J].机床与液压，2011.

谈机床的数控化改造 篇4

1 伺服系统的选择

伺服系统是数控机床的重要组成部分, 它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息传递环节, 又是能量放大与传递的环节。它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。例如, 数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类。在普通机床的数控化改造中, 一般选用价格较低的开环控制系统。该系统的执行元件———伺服电机, 通常采用步进电机或永磁式交流伺服电机。

步进电机是采用脉冲数字信号进行控制的, 每转一转步距误差自动变为零, 易于控制, 价格最低。其选择的关键是对参数进行确定。确定参数的具体方法是:先计算电机的步距角, 其次确定其步距精度, 然后再对它的转矩进行选择, 最后选定步进电机驱动器。

永磁式交流伺服电机常用于进给驱动系统中, 它容量大, 结构简单, 运行可靠, 效率高, 但启动特性欠佳。其选择方法是:先确定电机的额定转速, 其次选择其负载惯量, 然后再确定它的额定转矩, 进行电机预选, 最后通过进一步的速度、加减速转矩及连续工作转矩的验算确定预选电机是否符合要求。

2 数控系统的选择

数控系统是数控机床的中枢, 是其中最关键的环节。目前, 市场上数控系统的类型较多, 选择时要保证能购得最适合的系统, 就必须要充分考虑改造中各方面的因素。

首先, 要考虑被改造机床的功能要求。根据机床的功能要求选择数控系统, 以使数控系统所具有的功能要与准备改造的机床所能达到的功能相匹配。既要避免因偏面追求数控系统的高性能指标, 而选择了功能远远多于改造机床功能的系统, 造成功能过剩、资金浪费, 且在一定程度上还可能潜伏下由于数控系统复杂程度的增加而带来故障率升高的隐患。又要保证所选数控系统能满足机床全部功能要求, 不要出现一些因必须的系统功能短缺, 影响其它功能的使用, 使机床的优良性能发挥不出来。

其次, 要考虑数控系统的制造厂商。老牌著名跨国公司主要有德国的西门子、日本的发那科和三菱、法国的NVM等, 国内公司主要有中华数控、中国珠峰、北京航天等。目前, 进口系统的性能尚优于国产系统, 但价格也较高, 因此适用于大型高精度机床。国产系统功能较简单, 性能较稳定, 价格便宜, 对一般车床、铣床已能可靠使用, 且近几年国产系统也有长足进步, 与世界先进技术的差距越来越小。第三, 要考虑数控系统与其它配件的匹配。如果数控系统、电机及驱动器的品种、牌号太杂, 在连接各部件时, 就可能会出现输入与输出信号的不匹配及在传送中信号产生滞后等现象。因此, 选择时要优先考虑能提供进给伺服系统和主轴驱动的厂家的数控系统。

另外, 在资金允许的条件下, 尽量向著名厂家型号系列靠拢。一般著名厂商此类系统零件筛选更严格, 制造工艺更规范可靠, 性能稳定, 能更好地预防电器元件的故障或提前失效引起的设备故障, 也有利于维修。

3 机床机械部件的改造

数控机床的机械部分在刚度、精度、速度、摩擦磨损等方面较普通机床有更高的要求。因此, 不能简单地认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了机床数控改造的目的。而是应该从机床自身的价值考虑, 分析改造要达到的目标和所需投入。从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值。对被改造机床的结构、性能、精度等技术现状作全面分析。其中包括机床原来的结构设计是否符合改造要求, 部件结构是否仍然完好, 各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用, 各项精度是否满足要求, 机床在加工中是否存在故障和历史上有无出现过重大故障。从该机床的投入产出率估算, 确定最终改造方案。

3.1 主传动系统的改造

在对主传动系统进行改造时, 一般应尽量保留原主轴箱齿轮变速换档机构, 只把主轴的正转、反转和停转由原来的机械控制改变为由数控系统控制。当然, 如果为了扩大变速范围, 实现加工过程中的自动变速, 也可以将原来的单速电机更换为多速电机, 这样可以使机床性能更好。但多速电机的功率是随转速的变化而变化的, 所以电机功率要大, 且还要增加一套电机变速系统, 改装比较麻烦。对普通机床进行简易数控改造时, 最好不要用这种方法。另外, 为了使改装后的机床主传动和进给传动保持必然的联系, 要在主轴箱内安装一个与主轴同步旋转的旋转脉冲编码器。如普通车床改装为数控车床时, 在主轴箱内装主轴脉冲编码器, 以保证改造后的车床具备螺纹加工的功能。

3.2 进给传动系统的改造

在对进给传动系统进行改造时, 一般都应该把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部拆除。而每个方向的进给传动都改由各自独立的功率步进电机, 经减速齿轮直接与带动滑板移动的丝杠连接, 分别实现各坐标方向的运动, 进行各坐标的控制。例如普通机床的简易化数控改装, 通常都是把原来由主轴箱到进给箱的传动路线切断, 且将溜板箱拆除, 直接把齿轮减速箱和功率步进电机安装在纵向丝杠的右端和横向丝杠的外端。

在对机床进给传动系统改装的同时, 也要对此传动系统中的传动装置元件进行相应的改造。具体如下:

丝杠。丝杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置。改造时, 为了满足数控机床上较高精度零件的加工要求, 应该用滚珠丝杠螺母副替换原普通机床上的梯形丝杠螺母副。滚珠丝杠螺母副把传动丝杠与螺母之间的滑动摩擦变为了滚动摩擦, 使摩擦损失减小, 精度保持性、传动平稳性、传动效率等都得以提高。其传动效率可达到92%~98%, 是普通丝杠螺母副的3~4倍。

拖板。拖板是数控系统直接控制的对象。不论是点位控制、直线控制, 还是轮廓控制, 被加工零件的最终坐标精度都将受到拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响。除拖板及相配件精度要高外, 由驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采用间隙消除结构。以满足传动精度和灵敏度的要求。常用的消隙方法有刚度调整法和柔性调整法两种。刚性调整法传动刚度较好, 结构简单, 但调整起来很费时;柔性调整法, 一般用弹簧弹力自动消除齿侧间隙, 传动刚度较低, 传动平稳性差, 结构复杂。改造中, 可根据机床加工目标选用。具体选用可参考有关资料。

机床导轨。为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性, 应充分考虑机床导轨的耐磨性。当前国内普通机床床身等大件多采用普通铸铁, 其摩擦系数较大。改造中, 在对达不到预定要求的原机床导轨进行修磨、刮研后, 要在上面贴上耐磨、吸振的聚四氟飞烯软带。

4 刀架的改造

刀架是否需要进行改造, 要根据改造后机床主要加工对象来确定。若采用一把刀即可完成本机床上的加工, 就没有必要对刀架进行改造。若需采用多把刀, 如普通车床改装后需要三、四把刀才能完成全部车工工序, 就必须对刀架部件进行改造。即拆掉原手动刀架, 装上电气或液压驱动, 由数控装置控制的自动刀架。

机床的数控化改造要考虑的因素很多。除了上面提到的主要内容外, 由于机床控制方式的改变, 还要对其进行电气部分的重新设计, 机械部分的大修和专项修理, 解决调试、安装等多方面存在的问题。总之, 在改造过程中, 一定要全面综合地考虑问题。只有这样才能改造出性能价格比最优的机床。

摘要：从中、小企业设备的实际情况出发, 对在普通机床的数控化改造中, 如何对数控系统、伺服系统进行选择, 如何对其机械部分进行改造等问题进行了介绍。

关键词：普通机床,数控化,数控机床,改造

参考文献

[1]李铁尧.金属切削机床[M].北京:机械工业出版社, 1989.

[2]罗永顺.普通机床数控化改造设计中关键问题的研究[J].机床与液压, 2005, (6) :193-195.

[3]吴孜越.C620普通车床的数控化改造[J].机床与液压, 2005, (8) :211-213.

计算机数控机床改造应用 篇5

就如何实现改造进行分析并提供方法和思路，本文主要阐述数控化改造的研究内容和关键技术和方法。

关键词：计算机 机床 数控化 改造 方案

数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computer Numerical Control)，简称CNC。

计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。

由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。

1.数控机床概述

数控机床就是将加工过程中的各种操作(如主轴变速、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具等)和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码或程序来表示，通过控制介质(如穿孔纸带或磁带、磁盘等)将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，来控制机床的伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。

2.机床的数控化改造方案

2.1进行改造项目的可行性评估

2.1.1 对其价值做出评估。

例如一台加工中心，主要构成的机电部件有：①系统及操作子系统;②伺服系统包括电动机;③机床电气;④机械本体床身、立柱、导轨和丝杠等;⑤刀库机械手系统;⑥自动工作台交换系统等。

每一个子系统根据实际情况，都可以做出相应的价值评估。

2.1.2 评估改造后能达到的目标，即有什么样的机床准确度和使用性能。

2.1.3 进行成本的估算，即投入资金的评估。

投入资金多少与制订改造目标高低密切相关。

投人的改造费用主要由下列项目构成：①数控系统及相关伺服系统;②机床电气及附件更换;③机床机械元部件准确度修复和维修保养;④机床辅助系统如液压系统、冷却系统等维修保养;⑤机床外观质量的修复;⑥机床改造后的调试检测;⑦机床改造所需的技术劳务费。

在受改造费用限制时，可以修改改造目标，降低一些要求以减少投入费用。

2.1.4 对改造方案进行风险评估。

在做改造方案时，不可能对设备进行现状大解剖，不可能拿到机床现状准确测试数据，因此在以后实施改造工作中还会碰到意料之外的问题。

因此必须做出风险评估和制订相应对策。

一般做法是在工程项目费中，设置不可预见费用。

2.1.5 性能价格比评估。

为了在经济上有定量分析的依据，常选一台现在市场上性能相似的商品价格作为标准进行比较。

2.2 数控系统的选择

数控系统是机床的核心，在选择时要对其性能、经济性及维修服务等进行综合考虑。

数控系统主要有3种类型：步进电机拖动的开环系统;异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统;交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统。

其中步进电机拖动的开环系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机等。

该系统的位移准确度主要决定于步进电机的角位移准确度，齿轮丝杠等传动元件的节距准确度，所以系统的位移准确度较低。

但该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。

2.3 伺服系统的选择

伺服系统是数控机床的重要组成部分，它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息传递环节，又是能量放大与传递的环节。

它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。

例如，数控机床的最高移动速度、跟踪度、定位度等重要指标均取决于伺服系统的动态。

伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类。

在普通机床的数控化改造中，一般选用价格较低的开环控制系统。

2.4 机床机械部件的改造

一台新的数控机床，在设计上要达到很高的动态刚度;运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙;功率大;便于操作和维修。

机床数控改造时应尽量达到此要求，并注意下述几方面。

2.4.1 导轨副。

对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向度和工艺外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。

2.4.2 齿轮副。

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。

为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮准确度等级都比普通机床高。

2.4.3 滑动丝杠与滚珠丝杠。

丝杠传动直接关系到传动链准确度。

丝杠的选用主要取决于加工件的准确度要求和拖动扭矩要求。

2.4.4 联轴器。

为了消除传动系统中的反向间隙,提高重复定位度，伺服驱动元件所用的联轴器多数采用无键连接，如锥销刚性联轴器,锥环联轴器等。

2.4.5 回转刀架。

一般改装的车床多数采用四工位自动回转刀架。

2.4.6 安全防护。

改造效果必须以安全为前提。

在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。

3.数控系统开发方法

3.1 基于单片机的数控系统

基于单片机的经济型数控系统一般采用步进电机作为驱动元件，步进电机采用脉冲方式工作，基本原理是：系统中的键盘用于向计算机输入和编辑零件加工程序;采用数码管显示加工数据及机床状态等信息;存储器用来存放监控程序、键盘扫描程序、显示驱动程序及用户控制代码程序等;功率放大器用来对计算机送来的脉冲进行功率放大，以驱动步进电机带动负载运行。

需要完成的具体任务有：

3.1.1 硬件系统的结构设计。

一般采用51系统单片机作为主控制器，在此基础上扩展一些必要的器件如ROM、键盘等。

3.1.2 软件设计。

包括：监控与操作软件,用来实现人机对话、系统监控、指挥整个系统软件协调工作等，包括系统的初始化、命令处理循环、零件加工程序的`编辑修改等;步进电机控制软件，包括：通电状态代码和电动机正、反转的实现;步进电机转速的控制。

3.2 基于ARM与运动控制器的数控系统

3.2.1 系统硬件结构。

系统硬件采用主从式双CPU结构模式。

主CPU为ARM处理器，用于键盘、显示，网络通讯等管理工作,而从CPU即为运动控制芯片，专门负责运动控制的处理工作。

ARM处理器通过总线操作，把命令写入运动控制芯片，使运动控制芯片来完成运动控制。

3.2.2 操作系统及编程语言。

为了最大地利用系统硬件资源，并且还要保证实时性，所以使用了μC/OS多任务实时操作系统。

使用到μC/OS操作系统,通过它实现多任务实时控制。

程序的编程语言为C语言以及ARM汇编语言。

3.3 基于PC机的数控系统

近年来，以工业PC机为核心的控制系统已广泛地被工业控制领域所接受。

采用工业PC机在WIN-DOWS操作系统下通用的数控系统，已成为数控系统发展的潮流。

基于工业PC机的数控系统采用的是标准的PC硬件和操作系统，因此易于进行模块化和开放式的设计。

4.结论

进行机床数控化改造要将改造的重点放在电气、控制系统的改造上，机械部分只对影响准确度的重点部件进行改造。

这样可缩短改造周期，降低改造成本，并利于对系统进行再次升级。

随着社会的不断发展以及技术的不断进步，数控技术的发展，必将带动数控机床改造技术的进步与发展。

参考文献：

[1]赵中敏.机床数控化改造的研究[J].煤矿机电，.

[2]杨有君.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

数控技能型人才的就业前景【2】

摘要:科学技术突飞猛进,国际竞争日益激烈,世界制造业将逐步向我国转移。

数控技术在机械制造业中起着非常重要的作用。

高素质新型数控技能型人才最终成为了竞争中的最关键的因素。

因此,数控技能性各种人才就业前景非常广泛。

关键词:数控技术 高精度 高柔性 就业前景

1、引言

随着科学技术的发展,机械产品结构越来越合理,其性能,精度和效率日益提高,更新换代频繁,生产类型由大批量生产向小批量生产转化。

因此,机械产品的加工相应地提出了高精度,高柔性与高度自动化的要求。

2、数控技术在机械制造业中的地位

在机械制造业中,单件中小批量生产的零件约占机械加工总量的百分之八十以上,尤其是造船,航天,航空,机床,重型机械及国防部门,其生产特点是加工批量小,改型频繁,零件形状复杂和精度要求高,加工这类零件产品需要经常改装或调整设备,对于专用化程度高的自动化机床来说,这种改装和调整甚至是不可能实现的。

由于数控机床综合应用了电子计算机,自动控制,伺服驱动,精密检测与新型机械结构等方面的技术成果,具有高柔性,高精度与高度自动化的特点,因此采用数控加工手段,解决了机械加工制造业中常规加工技术难以解决,甚至无法解决的单件,小批量,特别是复杂型面的零件加工。

应用数控技术是机械加工业的一次技术革命,使机械制造业的发展进入了一个新的阶段,提高了机械制造业的制造水平,为社会提供高质量,多品种及高可靠性的机械产品。

因此,数控技术各层次人才就业岗位非常多,人才需求非常广泛。

3、数控各个层次人才紧缺

目前,我国数控技术工程人员缺口达80多万人,一些企业开出月薪8000元都找不到高级数控机床技术人员.具有全面数控知识的技工年薪更是高达20余万元,数控技术人才就业前景良好。

数控人才市场需求在发达国家中非常紧缺,数控机床已经大量普遍使用.且我国制造业与国际先进工业国家相比存在着很大的差距,机床数控化率还不到2%,对于我国现有的有限数量的数控机床(大部分为进口产品)也未能充分利用.原因是多方面的,数控人才的缺乏无疑是主要原因之一,由于数控技术是最典型的、应用最广泛的机电光一体化综合技术,因此我国迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层次的技术人才。

数控机床摒弃了原来手工生产方式,提高了生产效率与精度,降低了工作强度.在发达国家数控机床已经普遍大量使用,而我国数控技术应用推广同发达国家相比差距很大。

目前我国机床的数控化率仅为1.9%,而日本高达30%,美国超过了40%.国家规划在前,使数控化率达10%以上,我国数年内将增加40-50万台数控机床,相应需要60-80万数控专业技术人才。

我国目前不仅仅是数控化比率低,就是现有的数控机床由于缺乏专门人才而未被充分利用,据教育部和劳动部对专业人才的评估,我国数控专业人才的缺口在六十万左右,人才需求每年以30%增长,数控专业是真正的“技能紧缺型”专业,就业前景十分广阔,待遇极其可观。

近年来,我国模具企业大量采购数控设备,在有些地区有数控知识的高级技工年薪高达30万元。

4、数控技术人才层次的划分

(1)蓝领层:即数控操作技工,精通机械加工和数控加工工艺知识,熟练掌握数控机床的操作和手工编程,了解自动编程和数控机床的简单维护维修,此类人员市场需求量大,适合作为车间的数控机床操作工人,但由于其知识较单一,其工资待遇不会大高。

(2)灰领层:数控机床维护、维修人员:掌握数控机床的机械结构和机电联调,掌握数控机床的操作与编程,熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数设置.精通数控机床的机械和电气的调试和维修.此类人员需求量相对少一些,但培养此类人员非常不易,需要大量实际经验的积累,目前非常缺乏,其待遇也较高。

数控编程员:掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作,熟悉复杂模具的设计和制造专业知识,熟练掌握三维CAD/CAM软件,如UG、PRO/E等;熟练掌握数控自动编程、手工编程技术.此类人员需求量大,尤其在模具行业非常受欢迎,待遇也很高。

(3)金领层:属于数控通才,具备并精通数控操作技工、数控编程员和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识,并在实际工作中积累了大量实际经验,知识面很广.精通数控机床的机械结构设计和数控系统的电气设计,掌握数控机床的机电联调.能自行完成数控系统的选型、数控机床电气系统的设计、安装、调试和维修.能独立完成机床的数控化改造.是企业(特别是民营企业)的抢手人才,其待遇非常之高。

5、数控技能型人才的就业前景

数控加工具有高柔性、高精度、高效率特点,同时可以大大减轻操作者的劳动强度.发展数控加工是当前我国机械制造技术改造的必由之路.由于我国处于数控加工技术的大力发展阶段,大量的数控机床和先进的加工手段的快速引进,却没有大量熟练数控技术操作的人员参与,因此造成该行业严重缺乏人才.数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域。

尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替.企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加.而对于数控加工专业,不仅要求从业人员有过硬的实践能力,更要掌握系统而扎实的机加理论知识.因此,既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的高技术人才。

6、结语

我国目前不仅仅是数控化比率低,就是现有的数控机床由于缺乏专门人才而未被充分利用, 数控技术是目前最典型的、应用最广泛的机电光一体化综合技术,因此我国迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层次的技术人才。

参考文献

[1]李春雄.数控加工工艺与编程[M].化学工业出版社,12月.

普通机床的数控化改造之我见 篇6

普通机床随着科学技术的发展越来越不能满足市场的需求，数控化改造，采用先进的工艺装备，实现微机对机床的数控化自动控制，改善普通机床劳动强度大，危险性高的弊端。本文详细介绍有关数控机床改造的过程和方法，从解决现代机械制造中复杂的结构出发对整体改造方案进行设计，提高了原机床的生产效率，满足现代科学的批量生产需要，降低劳动强度。

一.数控机床改造的现状

我国机械制造水平与发达国家相比差距很大，越来越多的企业将普通机床逐渐转向数控化，通过利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，提高我国机械制造业企业的产品、市场效益。较高精度地自动切削加工螺纹，直接影响到行业内各家企业的生存和发展，实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制。改善成本高、品种少等诸多问题，同时也可以提高经济效益。

（1）普通机床的数控化改造是一个繁琐和细致的工作，目前，我国的大多数制造行业加工装备为老旧机床，因此系统改造主要以机械部分和数控装置的加装为主，需要机械专业的配合，从最普通的机床改造开始。选择合适的机床伺服系统和计算机系统，改善我国机械产品在国外市场上缺乏竞争力的局面。在车床上附加数控装置和执行元件，对机械传动链进行改造，循序渐进，注意成本的控制，改造成为经济型数控机床。

（2）我国加工生产出来的产品普遍存在机械部分与数控系统问题，改造旧机床提高数控化率成为了实现数控精度最主要的方法。这类产品在开发过程中，需要设计者对机床的加工工艺和设计理念有所熟悉，是发展企业的关键。普通机床的数控化改造不只是电控的改造，由于该类数控系统功能齐全、种类繁多、适用性较强，需要将改造的每一步都想到位。结构灵活、编程方便的制造技术改造与创新成为了历史必然与趋势。但是由于硬件系统集成，数控机床的性能指标，用户不能随意更换机床基础件。

（3）数控系统的确定必须有改造的费用，常规机床数控系统要拥有经济性好与足够的刚性的条件。很多机床改造时首选开放式机床数控系统，并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，所以开发的灵活性不足。在车床改装前，用户可以根据需要选择硬件结构，对机床的性能指标做出决定，借助PC机强大的编程能力提高系统控制的性能。改装后的车床一般都保持原有的加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等性能，这是开放式数控系统最大的优点。

（4）改造方案的整体内容首先应对原有的旧机床结构进行创造性的设计，以PC机为控制核心，但不是在传统机床的基础上对局部加以改进，主要采用软件形式实现运动系统控制。现代的数控技术已经形成了数控机床的独特机械结构，更大程度的调高了灵活性，特别是整体布局、外部造型等部件结构发生了很大变化，便于在加工过程中实现自动变换切削速度。考虑新机床的各项指标与旧数控机床相接近是改造的主要出发点和落脚点，提高自动化程度。

二.普通机床的数控化实施方案

旧车床的数控化改造重点解决控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四个方面的问题，机床数控化的改造技术已经在各个行业中得到了极为广泛的利用，考虑改造的数控设备相似的特征有利于备件的购买。采取交流变频电动机和有级变速箱配合的方案，考虑适用于所有类型的机械及工业装置的单件，带来更高的效率与产品利润。

（1）研究机床数控化技术，选择连续型数控系统，不断将其中的缺点弥补。经济型的数控机床，为工业生产带来更高的效益，其数控系统为两轴联动，可以即分段无级变速。功能较多，性能稳定，为我国的工业技术进步做出了巨大的贡献。装主轴脉冲编码器，使得这项技术能够不断的完善，拆卸交换齿轮，实现在高、中速段的恒功率传动。改造设计伺服系统，主轴的正反转和制动停止由数控指令控制电动机来实现，采用交流伺服电动机和步进电动机。

（2）选用反应式步进电动机作为数控化改造中的纵向和横向的进给驱动，配合齿轮变速，在低速段的恒转矩传动。交流伺服电动机体积小，在改造后的主轴传动系统中，调速方便，增加工作效率。不同齿轮的啮合切换通过电磁离合器的吸合与分离来实现，保证加工精度和质量。全软件型开放式数控系统是当前机床数控系统的最新产品，但是价格昂贵，主轴变频调速系统虽然精度高，并能够实现自动变速。出于经济型改造，选用步进电动机作为驱动装置更好实现数控化改造的最大优化。

（3）车床步进电动机采用脉冲数字信号进行控制，横向最小运动单位为0.005mm/脉冲，每转一转步距误差自动清零，纵向最小运动单位为0.01mm/脉冲，方便地实现调速与定位。一般进给系统可以保持原来的支架系统，通过改变各相绕组的接通次序调整弹簧，加装减速齿即可实现正反转。逐渐提高数控技术的自动化程度，在机械制造业中起着很大的作用。配置经济型数控车床处理线程或螺杆的脉冲发生器，减少加工所需要的时间。通过柔性制造单元，以便它发出到主轴的角位置的改变信号，提高数控机床的自动化程度。

（4）同步旋转的车床主轴进给机械改造，按照所需的加工节距处理计算刀架改造，有效缩短加工过程中的辅助时间。设计自动回转刀架自动换刀装置，以便数控机床根据程序更换刀具。数控系统控制机器的垂直或水平的步进电机，采用柔性生产线和复合的加工等数控加工技术，实现的车床加工螺纹的目的，从而有效提高了加工零件在实际的生产过程中的连续性以及自动化。因数控车床的工艺范围、刀具的种类与数量不同，采用淬硬的合金钢材料，具有相当可靠的工艺性能。普通机床的滑动导轨需要换成滚动导轨和静压导轨，采用四方自动回转刀架，数控技术的机械化加工过程中，拆除原刀架和小滑板，最后通电调试数控机床中电气控制系统。

三.结束语

随着社会经济的进一步发展，加工中心在满足控制要求的前提下，对各种机械加工零件的精度、质量和效率提出了更高要求。一旦发现老化的元件与磨损等异常现象，由于本身加工精度高，则需要马上更换加工中心，保证产品质量，从而保证整个机床系统能正常运作。提高机床生产效率、保证产品质量开展，不盲目追求自动化和高指标，节约企业资金，力求设计方案简单、经济，为企业更好的发展做出了积极贡献。力求车床使用与维修方便、生产率高，控制系统操作简单，实用性、经济性和稳定性是数控技术的发展趋势，为企业带来可观的经济效益。

（作者单位：哈尔滨石油学院机械电子工程系）

作者简介

机床数控改造的内容及措施 篇7

一、历史回顾及现状

改革开发以来，中国大量的机械机床设备需要升级改造，机械加工领域的数控技术需要迫切，上世界80年代至今，德国西门子公司在北京等地建立工厂，着重推广数控技术。数控机床的再制造开始于20世纪90年代，作为新的经济增长行业，正处在黄金时代。我国金属加工业需求层次不同，从国防军工、精密加工等高端需求到模具制造、汽车零件加工的中高端市场，直至普通轴类零件的中低端需求，都对数控系统的改造提供了广阔的空间。

二、数控改造的内容

1. 普通机床改造成数控机床。

数控机床的使用寿命一般是10—12年，而对于已经到期的一些旧机床，尤其是一些进口机床，其机械刚性有可能还好于新机床，所以，再制造的价值非常大。比如使用光栅的数显钻床改造成数控钻床，一般用步进电机;旧的光显镗床改造成数控镗床，一般用半闭环交流伺服系统;普通车床的数控改造，等等。

2. 原有的数控机床升级换代。

随着机场的需求功能不断完善，尤其是车间信息化的发展，数控改造不只是针对单台机床，而是要提高整体效率。比如我校数控实习车间原有三台2000年前买的旧版华中数控系统立式铣床，电器系统已经老化无法使用，2010年春学期我们就新购了法拉克0i-C型系统加以全面改造，既锻炼了老师和学生的实际动手能力，又让这三台旧机床焕发了青春，为学校节约了很大的设备投入经费，取得了良好的社会效果。少数情况机床价格较高，机械基础较好，如大中型数控铣床、卧式加工中心、高精度数控磨床、数控曲轴加工机床、数控凸轮加工机床和刀具磨床等，制造周期长，技术含量高，机床原值高，但苦于数控系统老化，备件支持匮乏，电器维修成本高，或原系统市场已被淘汰，此时应及时进行新数控系统的升级改造，如同时对机械项目进行维修，其价值会更加可观。

3. 在现有的数控系统基础上开发新的功能。

机床保留基座主体，结构有较大的进步或改进，如龙门铣床或龙门刨床，采用直线电机或直线导轨，高速电主轴等新技术，使其成为高速铁路的导轨磨床;普通液压靠模凸轮磨床的通过二次结构设计，数控系统升级，采用数控系统高精度轮廓控制，使之变为高速高精度数控凸轮磨床，数控车床通过局部结构变化，安装上带动力头的数控刀架，并通过配置CS轴的分度定位功能，将其改造成数控车削中心;通过结构设计与采用数控系统，将普通的车床再制造成为数控旋压机，等等。上述内容多体现了如下特点：需要融入结构创新和二次设计，大量采用系统的新的功能新的技术，缺点是技术门槛高，市场应用面窄，社会需求量和供应量不大。

三、数控改造的具体措施

我国中小型城市在上世纪90年代中期逐步开展上述工作，一般机床的改装非常普遍，这是由我国国情所决定的。改革开发带来的技术进步，数控机床的高精度、高效益等优点的不断显现和人们的新的认识，促使社会积极推进数控化进程，外国西门子、法拉克，国产广数系统、华中系统等被大量采用，大多属于普及型或经济型数控系统。其伺服系统采用步进电机，具体的改造措施一般有如下几个方面：1.增加或更换滚珠丝杠。原滑台如采用液压的则拆除，选用新的滚珠丝杠及相应的机械连接工艺设计。2.增加自动刀库。现在江苏昆山产的台湾盛钰刀库应用较广。3.主轴增加交流变频器。4.PMC的应用。这种改造已经突破了原来设备的结构限制，在不增加能源和消耗的前提下，节约了成本，为社会作出了贡献。

数控改造的前提是如何真正实现有意义有价值的系统升级，而不是简单地修理和更换电路元件，通过改造融入更多的自主知识产权，将新技术用于数控改造，提高原机床的性能和精度，降低能耗。

四、数控改造的技术及人员要求

对企业或用户来说，他们希望将先进的数控系统成功地应用于终端设备上，使其发挥最大的效能，因此从事数控技术改造的人员来说就必须具备以下要求：1.熟悉机床结构，对机床结构和设备的加工工艺有较深入的了解;2.熟悉机床的生产工艺流程，了解客户的个性化需求;3.较强的就业和吃苦耐劳的精神;4.有丰富的维修经验，对机、电、液、工艺等方面有较强的理论与实践能力，精通数控系统、相关机床参数及PMC程序等。具体操作方面应注意如下几方面：1.与用户积极沟通，共同确定项目的解决方案;2.考虑方案成本提高性价比;3.应考虑项目实施的可操作性;4.知识储备多有经验能够掌握有效的资源与信息。例如，西门子数控系统对机床制造厂商和机床在制造人员来说要求是比较高的。从事二次开发的应用人员，除要了解系统之外，更多的是要了解机床，这样才能提供操作性能良好功能强大的数控机床。目前有些功能不是系统没有提供，而是机床制造厂或开发人员没有挖掘出。西门子数控系统是一个大的平台，其对环境如温度湿度和抗干扰等方面的要求较高，如果局限原来的走线、安装不规范，使用者对系统缺乏理解，理论基础不扎实，就会增加偶发性故障。

系统改造完以后，进行调试和确定合理的验收标准，也是技术准备工作的重要一环。调试工作涉及机械、液压、电气、光学、控制、传感等，因此必须由项目负责人进行，其他人员配合。调试步骤可从简到繁、从小到大、从外到里进行，也可先局部后全局、先子系统后整系统进行。验收标准是对新系统的考核，过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来，不能随便修改，因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。

五、前景展望

低成本是推动数控改造市场迅速膨胀的关键因素，现在不少大企业原先进口的机床已经远超过了“服役期”，但这些设备价值不菲，单价在几百万元甚至上千万元，而且机械部分还可以使用，因此急需进行改造。只要正确有效地将CNC、伺服系统、机床电气系统和机械部分集成于一体，就能最终交给用户一台经过改造或等于再制造的具有个性特色的专用数控机床，使企业从中获得更大的经济效益，使资产获得有效的增值。因此该行业的前景十分远大光明。

总之，数控机床改造具有很好的发展前途，但它对数控系统制造商和数控机床改造者均提出较高的要求。我国的机床改造业也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。机床改造作为新的经济增长行业，是个“永恒”的课题，必将生机盎然。

摘要：数控机床改造市场具有巨大的潜力和丰厚的利润。我国的数控机床改造业正处于蓬勃的发展阶段, 特别是近些年来用户对数控机床的认知能力进一步提高, 对此需求也进一步增加。机床数控化改造成为新的经济增长行业。本文简单介绍了数控机床的改造内容概念, 阐述了机床数控化改造的必要性, 最后重点介绍了机床数控化改造的要求。

关键词：普通机床,数控改造,具体措施,技术及人员要求

参考文献

[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例.机械工业出版社, 2006.

[2]龚仲华.数控系统完全应用手册.人民邮电出版社, 2009.

普通机床数控化改造部分心得 篇8

改造前必须对机床的类型、结构、性能、运行状态、现有加工精度、特殊功能以及对现有系统改造后要求达到的加工精度、特殊功能进行详细了解。数控系统主要由控制系统、伺服驱动和测量系统三部分组成。究竟是整体改造还是局部改造取决于上述三大系统的状况以及对改造成本要求。

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:第一,机床基础件必须有足够的刚性。第二,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。

2 数控系统的选型

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。数控系统的选型与配置需综合考虑机床状况、对改造后机床功能的要求、改造成本费用及各种数控系统的特点。系统配置时,需对电缆长度、电机扭矩及额定转速、主轴功率、系统安装空间等细节予以充分考虑。

3 机械部分的设计计算与主要机械部件改装

3.1 设计计算在许多情况下,对旧机床进行数控改造时,或多

或少都要对机械部分进行改造,为了能够安全可靠的选取驱动系统和伺服电机,必须对机械传动系统重新设计及计算。

根据机床参数及要求,以及机床结构,参考《机床设计手册》,对主轴、进给轴等部分进行相关的受力分析计算,得出大概值,写成规范文档“数控改造机械部分设计计算说明书”,以此作为选取电机及驱动器的主要依据。

3.2 主要机械部件改装

3.2.1 滑动导轨副。

对数控车床来说,导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外,还要有良好的耐摩擦、磨损特性,并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度,以减少导轨变形对加工精度的影响,要有合理的导轨防护和润滑。

3.2.2 齿轮副。

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度,数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动,因而改造时,机床主要齿轮必须满足数控机床的要求,以保证机床加工精度。

3.2.3 滑动丝杠与滚珠丝杠。

丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠,但应检查原丝杠磨损情况,如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于六级,螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低,但难以满足精度较高的零件加工。

滚珠丝杠摩擦损失小,效率高,其传动效率可在90%以上;精度高,寿命长;启动力矩和运动时力矩相接近,可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。

3.2.4 安全防护。

必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施,切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件,工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好,绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。

4 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。

5 验收及后期工作

5.1 机床机械性能验收。

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。应特别注意机床安装的位置和基础,使机床处于良好稳定的工作环境。

5.2 电气控制功能和控制精度验收。

电气控制的各项功能必须达到动作正常、灵敏可靠。控制精度应用系统本身的功能(如步进尺寸等)与标准计量器具(如激光干涉仪、坐标测量仪等)对照检查,达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比,获得量化的指标差。

5.3 试件切削验收。

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。试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等,一般不宜采用产品零件作试件使用。

5.4 图纸、资料验收。机床改造完后,应及时将图纸、资料、改造档案汇总、整理、移交入档。这对该设备的今后稳定运行十分重要。

6 结论

提高数控机床改造精度方法探讨 篇9

前几年, 我国很多单位从国外引进了很多中高档数控机床, 有的服役期满, 有的不能正常工作, 处于闲置, 造成巨大资源浪费。这些机床共同之处在于机械部分基本完好, 精度较高, 主要是由于数控系统出现问题而又难以购置配件, 不能满足正常生产的需要和现代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用进口数控系统对现有数控设备进行数控化改造, 只需几十万元就能发挥现有设备的作用, 而购置一台新的同性能的数控机床则需要几百万甚至上千万的资金, 因此, 对我国来说数控机床的数控化改造具有明显的经济效益与社会效益, 非常迫切。文章基于此在论述了数控机床改造特点的基础上对于常见的提高数控机床改造精度的措施进行了较详细的阐述。

1 数控机床改造的特点

数控改造技术在机械加工行业中的应用越来越广泛, 这主要是由于数控改造有以下几方面突出特点和优点:

(1) 投资额少、交货期短同购置新机床相比, 一般可以节省60%-80%的费用, 改造费用低, 特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造, 只是新机床购置费用的1/3, 交货期短。即使有些特殊情况, 如高速主轴、托盘自动交换装置的制造与安装过于费工、费钱, 改造成本也高2-3倍, 但与购置新机床相比, 也能节省投资50%左右。

(2) 机械性能稳定可靠所利用的床身、立柱等基础件都是重而兼顾的铸造构件, 而不是那种焊接构件, 改造后的机床性能高、质量好, 可以作为新设备继续使用多年。

(3) 熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时, 不了解新设备是否满足其加工要求。改造则不然, 可以精确地计算出机床地加工能力, 另外, 由于多年使用, 操作者对机床的特性早已了解, 在操作使用和维修方面培训时间短, 见效快。改造的机床一安装好, 就可以实现全负荷运转。

(4) 可采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度, 及时地提高生产设备地自动化水平和效率, 提高设备和档次, 将旧设备改成当今水平的机床。充分利用现有的条件可以充分利用现有地基, 不必像购置新设备时那样需要重新构筑地基。因此可节约费用, 降低改造成本, 同时也可缩短生产准备周期。

(5) 提高产品质量和工效可以解决复杂零件的加工精度控制, 加工的产品尺寸一致性好、合格率高、废品率的、生产效率高。如经济型数控机床, 一般可提高工效3-7倍。对复杂零件而言, 难度越高, 提高的工效越明显。此外还可以减轻工人的劳动强度, 提高工人素质促进科技成果的普及和应用, 为“体力型”向“智能”转变创造条件。

2 提高数控机床改造精度的常见方法

数控机床在设计上要达到高的静动态刚度, 运动副之间的摩擦系数小, 传动无间隙, 功率大;便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求, 还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求, 才能获得预期的改造目的, 常见的机床改造方法如下。

2.1 修复机床导轨精度

导轨的作用是导向与承载。导轨在空载和在切削条件下运动时, 都应具有足够的导向精度。是机床几何精度的基础, 所以, 机床在改造时, 为了达到预期的精度要求, 往往必须修复导轨精度。对不同形式导轨, 大概修理方法如下:

(1) 使用环氧型耐磨导轨涂层修复导轨精度:工作台导轨的涂层, 就是床身导轨的拓印, 它的配合精度必然很高, 简化了工艺, 缩短了制造周期。应用于机床改造更为便利, 效果显著。

(2) 铸铁导轨:铸铁导轨的精加工是用刮削的方法得到的, 刮研显点为18—25点/平方厘米, 同时, 必须保证润滑的可靠性。这样才能尽可能的减小摩擦, 以及对位置控制精度的影响。

2.2 恢复主轴精度

主轴是主轴组的重要组成部分。机床工作时, 由主轴夹持着工件或刀具直接参加表面成形运动, 对加工质量和生产率, 有重要影响。所以, 改造时必须修复主轴的精度。

对于精度超差的主轴拆卸以后应对其进行全面检查, 以便确定修理方案。但大多需要更换主轴轴承、重新调整轴承的间隙调整和预紧。调整后应进行温升实验, 温升超过规定值, 应减少预紧量。

当主轴轴承重新装配好后, 用千分表和标准检验棒, 检查主轴锥孔中心线是否和主轴的回转中心重合, 如果相差较大, 则必须用专用的磨头, 重新磨削主轴锥孔, 使其回转中心同主轴的回转中心完全重合。

2.3 修复或更换滚珠丝杠

随着现代科技的发展, 机械制造业正不断面临着高速度、高精度等新的挑战。滚珠丝杠作为当代数控机床进给的主要传动机构, 以其长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙等显著特点而得以广泛应用, 成为各类数控机床的重要配套部件, 并己实现了标准化、通用化和商品化。基本上现代的数控机床都采用了滚珠丝杠, 但在改造时, 一定要恢复其传动精度, 或干脆更换新的或更高精度的滚珠丝杠, 只有这样才能保证改造后的定位精度, 尤其是在半闭环系统中, 丝杠不仅要起到传动作用, 还要起到标尺的作用, 编码器只是测量丝杠的转数, 至于工作台实际行走的距离, 相当于开环, 只能靠滚珠丝杠本身的精度保证。

2.4 利用精密仪器检测机床精度

可以结合具体的机床改造过程, 利用先进的激光干涉仪测量系统, 对机床的定位精度进行测量, 并利用球杆仪快速检查机床精度, 诊断误差来源, 自动分析机床精度状态, 检查出反向间隙、垂直度、直线度、周期误差、伺服不匹配、传动链磨损等, 根据检测结果, 进行必要的分析, 再结合资金投入、新技术应用等因素确定必要的改造、修理方案。在调整机床参数时, 尤其是伺服驱动参数, 可根据球杆仪的检测结果, 进行系统优化, 使机床参数更合理, 系统更稳定。

在改造完成后, 利用激光干涉仪对定位精度进行测量, 然后, 根据情况进行适当的补偿, 可以大大提高机床的定位精度和加工精度。

2.5 减少传动环节的间隙

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度, 数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动, 因而改造时, 机床主要齿轮必须满足数控机床的要求, 以保证机床加工精度。

如果进给传动系统中有蜗轮蜗杆传动, 一定要注意, 调整好反向间隙, 否则, 很可能直接影响机床性能。另外, 如果进给传动系统中有同步齿形带, 也必须进行适当的调整或更换, 尤其是在采用半闭环系统中, 若此部分不在控制环内, 将直接影响机床的定位精度。

3 结论

为了能够大幅度提高数控机床改造后的性能, 升级为最顶级的高端机床, 有时需要使用高性能和高可靠的新型功能部件。但往往价格非常昂贵, 使用时一定要根据实际情况, 慎重选择。本文对数控机床改造中提高改造精度的方法进行了较全面的论述, 对数控机床改造具有一定的指导意义。

摘要：数控机床的改造在机械加工行业中的应用越来越广, 对于数控机床改造的特点进行了分析, 并在此基础上对提高数控机床改造的精度的常见的几点方法进行了详细的阐述, 对数控机床的改造具有一定的指导作用。

关键词：数控,机床,精度

参考文献

[1]沈军.数控机床改造方案的选择[J].数控设备网, 2005, (4) :25-26.

[2]毕芍.数控机床改造的几点建议[J].机床应用, 2003, (6) :13-14.

[3]郑晓峰.加工中心数控化改造工程研究[J].机械工业出版社, 2005, (3) :44-57.

浅谈普通机床的数控化改造 篇10

关键词：机床,数控,改造,集成,性能,调整

1946年世界上第一台计算机诞生了,开创了机器部分代替“人脑”的先河,为当今信息社会的产生及数控技术的应用奠定了基础。随着1952年计算机技术在机床上的应用,人类历史上诞生了第一台数控机床。在数控技术发展过程中,数控技术在机加工领域的应用经历了两个阶段。

第一阶段为数控(NC)阶段一此阶段为数控技术应用的初期阶段,起源于1952年。当时,人们仅采用数字逻辑电路搭成机床专用计算机作为数控系统,简称为数控(NC)。

第二阶段为计算机数控(CNC)阶段一此阶段起源于1970年,随着小型计算机的诞生,人们开始将其移植到机床的数控系统作为数控的核心部件。

1 普通机床的数控化过程

随着计算机技术的发展和应用,数控技术在机加工领域的应用也在不断的提高和创新。在进入20世纪70年代年以后,随着集成化电路的应用,使计算机的硬件实现了集成化和小型化。20世纪90年代以后,随着小型计算机的发展,使得小型个人计算机(PC)作为前端机来处理人机界面、编程、联网通信等变的更加方便。随着智能化技术的应用,数控系统的智能化水平也在不断提高。例如,人们应用自适应控制技术来检测数控过程中的一些重要信息,并自动调整系统的有关参数,达到改进系统运行状态的目的;将加工的一般规律和特殊规律存入系统中,以工艺参数数据库为平台,建立具有人工智能的操作系统等等。数控系统在机加工领域的应用,大大提高了机床的性能。如何提高和改善普通机床性能,成为机床行业的一个新课题。图1描绘了普通机床的数控化改造过程。

2 普通机床数控改造的必要性

数控机床有许多优于普通机床的特性,这些特性主要来自数控系统的控制能力和计算能力。其优越性重点表现在以下几个方面。

(1)效率大大提高—数控机床的效率是普通机床的数倍,有的甚至可达数十倍。

(2)模仿能力—数控机床具有普通机床不具备的“模仿”能力,这主要得益于数控机床超凡的计算能力,可依据已知的要求加工出曲面和曲线等复杂零部件。

(3)可以实现机加工的自动化-计算机具有的数据储存能力,为机加工的自动化提供了可能和保证。

(4)加工精度和可靠性大大提高。

(5)可以实现自动补偿,自动监控和自动报警-数控机床的数据储存能力可以实现加工过程的无人操作,降低了劳动强度,减少了对人的依赖。

(6)机床的数控化为推行FMC(柔性制造单元),FMS(柔性制造系统)和CIMS(计算机集成制造系统)等提供了基础,并为机加工企业的信息化改造提供了技术支持。

(7)为加工领域的网络化生产管理奠定了基础-在多品种小批量的生产条件下,数控机床的网络化管理可大大提高数控机床的利用率。

3 普通机床数控化改造的内容

随着机加工技术的不断进步以及数控技术的不断更新,对普通机床改造的探索也在不断发展。普通机床的数控化改造主要包括以下三类。

(1)设备翻新升级一此种改造的重点是对原数控机床不满足生产要求的CNC(计算机数控)系统进行升级改造。

(2)普通机床的NC(数控)化一此种改造重点是在原普通机床上加数显装置或加数控系统,使普通机床升级为简单的数控机床。

(3)技术更新或技术创新-此种改造的目的是使用新工艺、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,从而达到较大幅度的提高设备的能力和档次。

4 普通机床数控化改造的优势

4.1 节约费用

与购置新的数控机床相比,普通机床的数控化改造一般可节省大约60%～80%的费用。由于大型机床机械部分所占比重较大,可节约的费用更加可观,符合产业节能环保的发展趋势。

4.2 交货期短

一般讲机械部件的交货周期较长,由于机床的数控化改造过程中机械部分的改造较小,交货期可大大缩短。

4.3 机械性能稳定可靠

由于老设备的机械部件经过多年的使用,其主体部分的强度和韧性已得到充分的验证。另外,老的机械设备的主体如床身和立柱等都是重而坚固的铸件,和焊接结构件相比,它的稳定性高、质量好。

4.4 操作更加容易,维修更为方便

由于是老设备的改造升级,操作人员对设备熟悉,在操作使用和维修方面不必花费太多的时间和精力进行培训。

4.5 可以采用最新的技术对老设备进行改造升级

5 数控系统的选择

数控系统的选择应主要考虑实际需求,应尽可能的减少机械部件的改造。数控选型时应充分考虑老设备的承载能力,并适当考虑今后一段时间的发展,制定合理的改造方案。

数控系统主要有以下三种。

(1)步进电机拖动的开环数控系统-这种系统一不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端。驱动装置主要是步进电机,系统的位移精度取决于步进电机的角位移精度和机械传动精度。该系统结构简单,改造费用低,工作可靠。

(2)异步电机或直流电机拖动的闭环数控系统一此种系统需要得到反馈信号,随时与给定值进行比较,并将比较结果传至驱动机构。该系统可取得更高的加工精度,但结构复杂,改造费用高。

(3)交、直流伺服拖动-此种系统介于开环数控系统和闭环数控系统之间。

6 数控改造过程中涉及的主要机械部件

普通机床的数控化改造,不是简单的将数控装置与普通机床连接在一起。还应对一些部件进行改造使其适应数控机床的要求,如图2所示。数控化改造常涉及到的机械部件有以下几点。

(1)滑动导轨一导轨除应具有普通机床的导向精度和工艺性外,还应有良好的耐磨性,同时具有足够的刚度。

(2)齿轮副一为了保证精度,数控机床的传动精度都大于普通机床。因而,改造时机床的主要齿轮传动系统应满足数控机床的要求,以保证数控机床的加工精度。

(3)纵横向进给装置一应对现有进给装置进行评估,选择适用于数控装置的进给装置。加工件精度要求较高时,应选用滚珠丝杆。

(4)刀架-需将手工刀架更换为数控刀架。

(5)安全防护装置-如普通机床的安全防护装置不能满足数控机床的安全要求,应进行改造。

7 普通机床的数控化改造步骤

7.1 确定改造方案,一般包括

(1)确定机械改造和电气改造的内容。机械改造和电器改造互为补充,机械性能的完好是数控化改造的前提。

(2)系统分解。将改造内容分解成若干子系统,如传动系统,测量系统等,逐个制定详细改造方案。

(3)确定改造步骤。可以依照系统的分解,按照先易后难,先局部后整体的思路逐步进行。切忌好大喜功,急于求成。条件不具备,不要强行实施。

7.2 改造前的技术准备

(1)为配合电器改造,确定哪些机械部件需要改造。对需要改造的机械部件进行测量、计算和图纸绘制。

(2)仔细研究需要新配置的电器系统,弄清原理,理解消化新功能。做到改造思路清晰,层次分明。

(3)确定新旧系统接口的设计。做到新旧系统衔接合理通畅,易于操作和维护。

(4)确定调试方案。改造前,应仔细研究分析新的系统性能。依据数控化改造的整体思路,制定相应的单元调试方案和整体综合调试方案。

7.3 改造的具体实施,按时间顺序分为以下几个阶段

(1)对原有设备进行全方位的维护保养,确保设备处于良好状态。并对原有设备进行测量和记录,以便于改造后进行对比分析。

(2)优化需保留的电器系统,更换功能老化的部件,如电缆和紧固件等。使保留的电器元部件处于最佳状态。

(3)拆除需要改造的部分。拆除前应在原图纸上做出标记,以免遗漏或过拆。对拆下的元部件应做好标记,妥善保管,以备使用。

(4)合理安排新系统,及时纠正新系统的不合理配置及安装。做到新系统配置合理、安装有序,功能达到最大化。

7.4 调试

调试应依据事先确定的方案进行。在调试过程中如发现新问题,应停止调试,待方案确定后再继续进行,切忌调试的随意性。调试过程中应做好记录。调试步骤一般分为以下几步。

(1)先调试子系统,再调试整系统。即先单元调试,后联动调试。

(2)先手动后机动。能手动调试的,一定要先手动调试,手动合格后再通电调试。

(3)先空载后加载。空载调试合格后再进行加载调试。加载调试过程中应分步加载,切忌一步加到满载。

7.5 验收

应聘请有关专家和相关技术人员和操作人员组成验收小组,依据改造方案逐步进行验收。验收过程中应做好记录和文件整理,需要进一步完善的应记录在案。达不到要求的不得交付操作人员。所有操作人员应先培训考核,考核合格后再上岗操作。

8 结语

普通机床的数控化改造是一项复杂的工作,需要有耐心和信心。只要准备充分,选择改造方案合理,实施过程控制得当,普通机床的数控化改造将会收到理想的效果。

参考文献

[1]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]周德俭,吴兆华,陈子辰.使用PC的开放式计算机数控系统,1997.

[3]刘利.当前NC的热点——开放化与PC化[J].机电一体化,1998.

数控机床改造中的电气设计分析 篇11

数控系统已成为我国机械制造工业和国民经济的重要装备，其非标准化设计是目前数控化改造工作中普遍存在的问题。我国很多企业中普通机床的占有量巨大，机床的数控化改造电气控制设计的方案也存在诸多问题。许多机床已经使用20年以上，还会出现应用与维修技术工作的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因索的制约。因此对普通机床进行数控改造成为一个很好的出路，对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益。其发展也直接关系到我国的多个领域，使之在当今日益竞争的社会中处于优势。普通机床的数控化改造在很大程度上盘活企业的固定资产，还可以节约能源、实现废品资源化和保护环境。将普通机床改造升级为数控机床，开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术。提高劳动效率并用较少的资金为提高企业的竞争力做出贡献，紧跟世界潮流，向智能化方向发展。

数控机床改造概述

数控系统分经济性数控系统和标准型数控系统，和经济性数控系统比较，标准型数控系统是建立在微机基础上，因此得到越来越广泛的应用。其功能齐全并可构成全闭环、后半闭环的位置控制系统，使交流伺服电机的工作性能得到充分发挥。

1.数控系统运动方式按运动轨迹可分为点位控制系统与连续控制系统，对机床电气系统进行改造设计离不开对数控系统运动方式的分析。选择电机参数时，当工件相对于刀具移动过程中不进行切削则选用点位控制系统。通过对机床数控化改造进行归纳总结和分析，这类控制系统要求刀具从一点快速移动到另点的准确位置。数控系统类型和功能选择不合理，会无法保证其定位精度。这为普通机床数控化改造中的电气设计提供依据，从而减少了误差的可能性。

2.由于普通机床的这些缺点越来越使之在当今日益竞争的社会中处于劣势，体积大、启动特性欠佳直接影响了机床的加工精度。普通机床经过数控化改造后，控制电路和强电路的设计也随之变得重要。大大地提高传动进给精度，使系统工作变得稳定。设计电路的时候应该抛开原先机床的电路按照标准重新绘制电路图，也可在定程度上提高机床的加工精度。注意各个元器件额定电流及额定电压要满足要求，拓宽普通机床的加工范围。适当拉开与强电线的距离，延长机床的役龄。

3.普通机床传动链复杂从而导致传动精度低，因此在普通机床的数控化改造中一般采用步进电机和交流伺服电机。避免产品的加工精度降低与产品的质量稳定性不是很高的现象发生，且结构简单、运行可靠、效率高。改善个零件需要多道工序，在选择电机时要根据实际情况选择合适的电机。普通机床对工人的熟练程度要求高且加工工序简单，数控机床改造可大大提高表面精度及机床的快速反应性。因此可以加工较复杂的零件，易于控制。改善生产效率较低、工人劳动强度大、生产准备时间长等问题，带来可观的经济效益。

数控机床改造中的电气设计分析

普通机床改造成数控机床的方法要有技术可行性分析和经济可行性分析，电路图的设计并不是一次确定的。需要技术上的改进措施，在实际的接线过程中根据临时的需要不断地修改、更正。一方面是机械上的改进，保证整个电器柜内元器件的归类整齐。另方面是电气系统的改进，保证实际的电路和电路图保持致。

1.对普通机床进行数控化改造，一定要用热缩管将其包住。加强对机床精度的恢复，否则会给以后数控机床的维修带来很大的不便。旧机床一般在工作车间已经工作多年，走线的时候有部分线路要暴露在机床外面。导轨、溜板等都有不同程度的磨损，因此控制电路和强电路的设计需要科学合理。定期按常规机床大修的方法对机床导轨进行磨削，以免长期被机床油浸泡腐蚀线路。磨削可采用电刷镀的方法加工耐磨表层，保持信号线不被干扰。采用刮研与贴塑工艺的方法修配恢复精度，加快机床数控化的进度。

2.电气设计中电路图主要包括主电路图、电气原理图、CNC接线图和元器件的位置图，其修复与完善是改造机床维修的另一个侧重点。关系到系统工作是否稳定，可采用更换主轴轴承等传统方法配合电刷镀工艺完成。各个部件和电源的连接关系定要表达清楚，并调试验收精度。按正确的步骤运算、准确地使用公式及精确地选择参数，有些磨损量小的机床也可以采用表面工程技术在现场操作，以及系统和机床的接地。

提高数控机床的改造精度探讨 篇12

关键词：数控,机床,精度

我国的数控技术来自外国。随着时间的推移, 一些租来的设备达到了使用年限被迫召回。另外一些年久失修失去了使用效力。处于停机状态, 实际上占用了空间也浪费了时间。这些机床实际损坏的程度不大, 但是由于远离原配件单位而找不到相应的配件方式, 而无法完成工作。因此应当想出新的解决办法。现在, 用先进的系统改装现有的设备是一个不错的选择, 花费上在几十万元左右, 就能将其改造成为较为先进耐用的机器, 由于省却了很多制造工艺, 所以节省了大量成本, 通常能省下70%左右。所以对我国现行状况来说, 数控改造是一项利国利民、省时省力的工作, 能够适应现阶段的发展要求。本文将新的改造技术与旧的机床基础相结合的方法及注意的要点给出了描述。

1 数控机床改造的特点

对于机床的数控改造之所以普及的这样快, 是基于下列几种优势特点的存在。

1.1 花费少, 工期短, 能节省大量费用,

越是大的机器在花费的数字差额上就更为巨大。以大型的机器为例, 改造的完全花费比起全新机器的购买省下了1/3, 并且完工时间很快, 即使是改造技术不合格, 零件更换花费较大。超过了额定花费的三倍以上, 从总数上来说还是低于新买机器的。能节约1/2左右。

1.2 构造可以支持稳定使用

机床身体和支架等从重量上以及构筑上都较为稳定, 比起焊接而成的构架有更高的稳定性, 能够有较强的使用寿命, 坚固耐用。

1.3 一台新的机器出现了之后需要较长时间去观察和适应它的性能

而改造过的机器由于从前经过使用, 而后期改造又摸清了其各部分的性能, 所以后来使用上手速度较快, 维护和检查都能直达要害。完成修理, 因此此类机床一经完成工作就立马能实现良性运转, 这也是选择原因之一。

1.4 根据新技术发展的速度来判定选用技术的种类

有效地完成设备程序化自动化的过程, 翻新创新能力, 把老旧闲置的机器改装后变成具有新能力的机器。对于现存的物质条件可以利用起来, 不必更新地基, 以及完全可以用旧有设备代替的, 通过这样的手段不但可以减少花费, 也可以减少时间, 缩短成品周期。

1.5 通过仪器的精密性来使零件与零件之间的尺寸差异减少

通用性好, 并且合格程度好, 便于安装, 为后期工作节省时间。采用较为经济的方法能够提升3倍到7倍的工作效率。对于型号越大, 技艺越复杂者效率越突出。并且对人工劳动来说也有好处, 可以增强工人提升自我水平的意识, 传播新的技艺思想, 使得人员从体能型工作者转变成脑力型工作者。

2 提高数控机床改造精度的常见方法

数控机床在设计方案中应当体现出对材料的要求。贴合度好, 起转稳定, 这样的机器无论在运行还是修理时都较好操作, 数控设计问题应当以上述条件为准。并对设备中不符合细节的部分进行调整, 进而带来较为有效的改造成果, 以下是具体的机床改造方案:

2.1 修复机床导轨精度

导轨的作用是导向与承载。导轨在空载和在切削条件下运动时, 都应具有足够的导向精度。是机床几何精度的基础, 所以, 机床在改造时, 为了达到预期的精度要求, 往往必须修复导轨精度。对不同形式导轨, 大概修理方法如下:

2.1.1 使用环氧型耐磨导轨涂层修复导轨精度

工作台导轨的涂层, 就是床身导轨的拓印, 它的配合精度必然很高, 简化了工艺, 缩短了制造周期。应用于机床改造更为便利, 效果显著。

2.1.2 铸铁导轨

铸铁导轨的精加工是用刮削的方法得到的, 刮研显点为18-25点/平方厘米, 同时, 必须保证润滑的可靠性。这样才能尽可能的减小摩擦, 以及对位置控制精度的影响。

2.2 恢复主轴精度

主轴是主轴组的重要组成部分。机床工作时, 由主轴夹持着工件或刀具直接参加表面成形运动, 对加工质量和生产率, 有重要影响。所以, 改造时必须修复主轴的精度。

对于精度超差的主轴拆卸以后应对其进行全面检查, 以便确定修理方案。但大多需要更换主轴轴承、重新调整轴承的间隙调整和预紧。调整后应进行温升实验, 温升超过规定值, 应减少预紧量。

当主轴轴承重新装配好后, 用千分表和标准检验棒, 检查主轴锥孔中心线是否和主轴的回转中心重合, 注意零件的贴合程度, 符合文件上的给出的数值, 出现偏差较大的情况选用质量较好的磨头来进行打磨锥孔, 直到二者能够紧密贴合工作为止。

2.3 修复或更换滚珠丝杠

随着现代科技的发展, 机械制造业正不断面临着高速度、高精度等新的挑战。滚珠丝杠作为当代数控机床进给的主要传动机构, 以其长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙等显著特点而得以广泛应用, 成为各类数控机床的重要配套部件, 并己实现了标准化、通用化和商品化。基本上现代的数控机床都采用了滚珠丝杠, 但在改造时, 一定要恢复其传动精度, 或干脆更换新的或更高精度的滚珠丝杠, 只有这样才能保证改造后的定位精度, 尤其是在半闭环系统中, 丝杠不仅要起到传动作用, 还要起到标尺的作用, 编码器只是测量丝杠的转数, 至于工作台实际行走的距离, 相当于开环, 只能靠滚珠丝杠本身的精度保证。

2.4 利用精密仪器检测机床精度

可以结合具体的机床改造过程, 利用先进的激光干涉仪测量系统, 对机床的定位精度进行测量, 并利用球杆仪快速检查机床精度, 诊断误差来源, 自动分析机床精度状态, 检查出反向间隙、垂直度、直线度、周期误差、伺服不匹配、传动链磨损等, 根据检测结果, 进行必要的分析, 再结合资金投入、新技术应用等因素确定必要的改造、修理方案。在调整机床参数时, 尤其是伺服驱动参数, 可根据球杆仪的检测结果, 进行系统优化, 使机床参数更合理, 系统更稳定。

在改造完成后, 利用激光干涉仪对定位精度进行测量, 然后, 根据情况进行适当的补偿, 可以大大提高机床的定位精度和加工精度。

2.5 减少传动环节的间隙

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度, 数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动, 因而改造时, 机床主要齿轮必须满足数控机床的要求, 以保证机床加工精度。

如果进给传动系统中有蜗轮蜗杆传动, 一定要注意, 调整好反向间隙, 否则, 很可能直接影响机床性能。不然直接导致功能失效。此外, 在不是完全闭合和开放的系统内部应当注意完成零件的更换, 必须保证其能够在控制环内部。否则将会使精度大大下降。

结语

本文总结了数控改造技术的优点以及在我国的应用前景, 并提出了有效的整改方案和措施, 为了达到完美的改造效果, 应当选用高品质的部件, 但可能产生价格提升, 这要考虑到具体情况来选择, 文章对机床的整改方法较为系统地提出方法, 用于实践, 成效较好, 望相关单位参考注意。

参考文献

[1]沈军.数控机床改造方案的选择[J].数控设备网, 2005, (4) :25-26.

[2]毕芍.数控机床改造的几点建议[J].机床应用, 2003, (6) :13-14.