机床的数控化改造研究

机床的数控化改造研究（精选11篇）

机床的数控化改造研究 篇1

机床数控化改造, 是指将普通机床配置上数控系统, 并对机床的某些部位做一定的改造, 使机床具有数控加工能力。

我国企业现有金属切削机床378万台, 其中92%为普通机床。与制造技术领先的数控机床相比, 劳动生产率低、加工质量不稳定、劳动强度大已经成为影响企业经济效益提高的主要障碍之一。我国旧机床数控化改造市场潜力很大, 但国内企业对机床数控化改造技术问题研究还很不成熟, 本人结合数控改造工作实践再做探讨。

1 普通机床数控化改造应具备的条件

并不是所有的普通机床都适合于改装成数控机床, 衡量是否适合的主要标准是产品加工的适用性、机床现有状况、以及数控改造的经济性。

1.1 产品加工的适用性

一般来说, 数控机床在大批量复杂机械零件的精加工中才会表现出其巨大的生产力价值。航空工业、军工企业、汽车和机车配件制造业等行业更有助于产品加工质量的提高;车床、铣床数控化改造更有助于劳动生产率的提高;轴类曲线轮廓零件、平面非规则零件、特型零件的数控应用会完成普通机床难以完成或无法完成的机械加工。各企业在旧机床数控化改造前首先要研究其主导产品的加工适用性。

1.2 机床现有状况

普通机床数控改造时将保留原有床身结构不变, 所以要求机座、导轨等部件状况基本完好。数控机床属于高精度机床, 工件的移动或刀具移动的位置精度要求很高, 一般在0.001~0.005mm之内, 高的定位精度和运动精度要求机床基础件具有很高的进给刚度和运动刚度, 基础件不稳定, 受力后容易变形的机床都不适于改造。

1.3 数控改造的经济性

普通机床数控改造一般分为两部分进行:一是维修机械部分, 更换或修理已磨损的零件, 调试大型基础零件, 恢复或提高机床的精度和性能, 必要时增加一些新的功能;另一方面是应用新的数控系统来代替原有系统。改造的费用也是由此两部分组成, 机械部分改造费用与原有零部件利用率多少有关, 数控系统的价格方面进口系统和国产系统差异很大, 选用Siemens、Fanuc还是广州数控、华中数控系统, 要根据企业具体情况决定。若机床数控改造的费用仅为同类规格设备价格的30%以下, 则该机床数控改造在经济上才合算。由于各类机床技术成熟差异较大, 从经济效果考虑, 车床、铣床及专用机床最适于数控改造。本文以数控车床为例进行改造技术探讨。

2 普通车床数控化改造实践

不同机床数控改造的项目及技术要求差别较大, 同类机床由于改造的精度要求不同也存在差异, 普通车床数控化改造技术是机床数控化改造中最基本、也是较为简单的一种, 主要体现为改造项目少、原理直观易懂、效果明显、易于实施。在参与普通车床的经济型数控改造实践基础上, 现对数控化改造实践中的几个基本问题做简单介绍。

2.1 数字控制系统配置

进口数控系统有日本Fanuc系统、德国Siemens系统、美国MCS-8051系统等, 国产数控系统主要有华中数控系统、广州数控系统等。这些数控系统均具有直线插补、圆弧插补、车公/英制螺纹、刀具补偿、间隙补偿、刀具自动转位等功能, 性能稳定、价钱适中。操作面板简单直观, 主要有启动键、暂停键、单段/连续开关、连续进给键、急停键、键盘、显示屏等。不但控制弱电, 对主轴变速、刀架转位、主轴启停与换向及其它一些辅助性动作也能通过指令控制。

2.2 滚珠丝杠螺母副改造

普通车床的进给丝杠都是滑动丝杠, 即丝杠与螺母之间的磨擦为滑动磨擦。为了更好的消除丝杠与螺母之间的转动间隙, 保证机床的加工精度, 需要将原机床的滑动丝杠螺母副改换成滚珠丝杠螺母副。此项改造不属于必改项, 对机床精度要求不高时可以通过预紧原螺母的方法消除转动间隙。

2.3 步进电机选用

车床进给传动部分改造一般是拆除原机床的机械传动机构, 用步进电机经齿轮或同步带机构, 减速驱动丝杠, 带动刀架纵向或横向移动。纵向步进电机固定在床身上, 横向步进电机固定在床鞍上。

2.4 减速驱动机构

机床改造中在步进电机和丝杠传动副之间装有减速机构, 其主要目的是为了得到所需的脉冲当量和增大驱动力矩, 一般采用齿轮传动机构或同步带传动机构。此项改造不属于必改项, 在步进电机的转矩足够大, 且结构许可的情况下, 也可以不用减速驱动机构, 由步进电机直接与丝杠副相连。

2.5 自动刀架安装

刀架改造是数控改造的重要内容, 即将原普通车床的手动转位刀架替换成自动转位刀架。卧式车床自动转位刀架最常见的型式是螺旋型四转位刀架, 拆除小拖板后将刀架调整好高度安装在中拖板上, 由数控系统直接控制, 效率高, 工艺性能可靠。

2.6 光电编码器

加工螺纹时为了保证步进电机进给与主轴的旋转相配合, 切削出固定螺距、固定起点、多头螺纹等量分度的螺纹, 通常在主轴尾部安装增量式光电编码器。切制螺纹时, 编码器与主轴同步旋转, 同时发出与主轴转角相对应的脉冲信号, 控制刀架纵向移动。

2.7 导轨改造

普通车床均为滑动导轨, 这种导轨的缺点是静摩擦系数大, 低速时易产生爬行现象, 影响运动平稳性和定位精度。为了克服这一缺点, 数控改造时一种是将原导轨贴塑, 使其成为贴塑导轨;一种是将原滑动导轨换成滚动导轨。当机床精度要求不高时一般不做导轨改造, 以降低数控改造成本。

2.8 主轴变速机构

主轴变速改造一般采用交流异步电动机变频调速系统, 由CNC控制变频器、变频器驱动交流异步电动机, 实现自动无级变速。在自动化程度要求不高的情况下, 机床主轴变速部分可不做改动, 仍采用原手动变速机构, 这样可大大降低改造成本。

3 普通机床数控化改造的主要环节

普通机床数控化改造主要从主传动部分、进给传动部分、数控系统三个环节进行方案制定和改造实施。

3.1 主传动改造

主轴部件直接带动工件或刀具参加切削运动, 它除承受本身重量外, 还需承接较大的切削载荷, 主轴本身的刚性和旋转精度以及支撑的刚性都将直接影响零件的加工精度, 因此主轴部分的数控改造, 首先应保证本身的刚性以及修复和提高本身的旋转精度。

对于中、小型机床主传动多数采用普通交流电机, 其变速通过主轴箱, 获得不同速度, 满足加工要求, 由于机械档数一般较多, 使变速箱结构复杂, 体积庞大, 对于零件加工精度会产生不良影响。但由于中、小型机床, 本身价格较低, 如果将其主传动改为交流变速, 其费用太高, 因此, 在一般情况下, 仍保持此部分不变。主传动改造除变速箱外, 还需考虑轴承, 导轨等。由于普通机床主轴支撑多是滚动轴承或滑动轴承, 改造时, 对于小型机床多选用高精度轴承来替换原轴承;对大、中型机床可改用静压轴承。

3.2 进给传动的改造

进给传动是保证刀具或进给机械作精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动, 如直线、斜线、圆弧等。加工出符合要求的零部件, 对进给传动的要求一般为:高精度, 即高的定位精度和重复定位精度以及加工零件的综合精度;高品质, 即响应快, 频带宽, 动静态速降小, 调速范围宽;高速度, 即能快速定位, 以提高效率;大功率, 即能输出大的力矩和功率, 以满足加工要求。

进给传动机械部分改造主要是提高运动部件的灵活性, 减小或消除传动间隙, 特别是减小反向间隙, 通常改造部件为导轨副、进给箱和横向及纵向进给部件等。普通机床导轨多采用滑动导轨, 由于其摩擦系数随速度变化而变化, 摩擦损失大, 在低速时易出现爬行现象, 直接影响运动部件的定位精度。因此在改造时可以将滑动导轨改为滚动导轨或静压导轨, 或者导轨采用粘接软带。前者改造工作量大, 改造费用较多, 后者改造工作量小, 周期短, 费用少。

普通机床进给箱多为齿轮结构, 随着进给运动变换级数的增多, 不仅进给箱结构复杂, 而且反向间隙增大, 降低了反向精度, 因此进行数控化改造时, 往往是取消原进给箱, 或换成仅一级减速的进给箱, 而且用无键连接。机床进给传动链中, 需将旋转运动变成直线运动, 普通机床常采用普通丝杠虽有许多优点, 但其摩擦阻力大, 传动效率低 (η=0.20~0.40) , 动静摩擦系数相差大, 在低速时容易出现爬行, 而数控机床要求进给部分的移动元件灵敏度好, 精度高, 反应快, 无爬行。采用滚珠丝杠副可能满足要求, 滚珠丝杠副的特点为:传动效率高 (η=0.92~0.96) , 摩擦损失小, 使用寿命长;滚动丝杠副属滚动摩擦, 摩擦阻力小, 动、静摩擦系数非常接近, 故运动平稳, 无爬行, 传动精度高;滚珠丝杠副经预紧后, 可消除螺纹间隙, 反向时没有空程死区, 反向定位精度高。

3.3 电气部分改造

机床的电气部分改造主要为主轴与进给部分控制, 对于中、小机床, 主轴保持原有系统, 则电气部分改造集中对进给控制部分改造, 数控系统主要任务是实现进给传动控制。此部分任务是确定控制方式、选择伺服系统和测量元件。

数控系统控制方式基本上可以分为开环、闭环、半闭环三种方式。机床数控化改造选择哪种方式, 需根据具体情况决定。一般小型机床或精度要求较低的机床, 多采用开环控制方式, 大、中型机床多采用半闭环控制方式。在机床数控化改造中, 小型机床多采用步进电机驱动系统, 这种系统价格低、结构简单, 但控制精度和速度低。在大、中型机床则多采用交流伺服系统, 如HSV——11D交流永磁同步伺服驱动与伺服电机, 根据企业的改造要求也可采用国内外各类模拟式伺服系统。位置测量元件是数控系统中的一部分, 用来测量运动部件按指令值移动的位移量, 并将其反馈给数控系统。目前, 在数控机床中最广泛使用的为旋转型测量元件, 其中光电脉冲编码器和旋转变码器得到广泛的应用。采用哪一种位置测量元件, 与所选用数控系统有关。

4 结束语

机床在数控化改造中, 应根据机床类型、大小、加工对象、精度要求等因素从上述三个方面综合考虑, 以满足机床改造后的性能要求, 不能盲目追求高精度, 高性能, 以免造成不必要的浪费, 增加改造的难度。数控化改造是综合性很强的一门技术, 需要应用全面的机电一体化知识, 本文所做研究难免浅薄, 不尽之处愿与数控同行交流以期共同提高。

摘要：数控技术的广泛应用是21世纪世界工业的主要特征之一。工厂企业数控技术应用有两个基本途径:一是购买整机数控机床, 二是将现有普通机床改造为数控机床。我国由制造大国向制造强国跨越过程中, 首先应掌握低成本的数控化改造技术。本文就机床数控化改造问题做实践性技术分析研究。

关键词：数控改造,条件,实践,环节

参考文献

[1]周延佑.世界数控系统的发展与机床数控化改造[J].中国机电日报, 2003.3.16.

[2]丁树模.机械工学[M].北京:机械工业出版社, 2004.5.

[3]傅建中.数控技术[M].杭州:浙江大学出版社, 2007.7.

[4]曹仁涛.数控技术应用[M].兰州:兰州交通大学出版社, 2008.2.

[5]雷学东.数控原理与系统[M].南京:南京大学出版社, 2002.6.

机床的数控化改造研究 篇2

在保证质量的前提下考虑如何提高生产效率，是企业提高竞争生存能力的条件之一，在机械加工企业中，有许多老式普通机床,为了能使这些老式机床适应目前复杂零件批量、多品种的加工，充分挖掘利用普通机床潜力，就需要对普通机床进行机电一体化改造。数控技术是先进制造技术的基础，它综合应用了计算机、控制技术、电气传动、传感检测、液压气动、网络通信、光电技术、自动化、柔性化、集成化为基础的精密机械制造和管理信息等发展起来的高新技术。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品，数控机床的高精度、高效率及高柔性决定了大力推广使用数控机床是提高制造能力和水平，适应市场需求和提高竞争能力的主要物质基础条件之一。

近几年随着微电子技术、计算机技术、集成技术以及自动控制技术的发展，PLC的功能越来越强大，功能模块越来越多，可以在小型PLC机上实现大型机的功能。本文提出了利用PLC控制步进电动机和机床主轴来实现机床的数控化改造。

2 车床改造前后的对比

金属切削加工是改变零件形状的方法之一，从毛坯到成品，使零件加工成符合生产需要的形状和尺寸。数控机床是以编程控制器(PLC)微处理器为核心的一种新型工业控制装置，具有体积小、功能强、编程简单、可靠性强等优点，将加工信号传递到机床的数控系统，通过伺服系统按程序自动进行加工，检测设置是由传感器和传动电机组成，根据闭锁系统反馈的信号来控制、修正运动部件的偏移量，保证了零件加工的精确度。由于数控机床是根据控制器输出的信号自动按工艺完成所需的加工工作，减少了由操作人员接在普通机床加工时为保证零件按图标定的诸如直径的上下偏差、长度公差、形位公差、吃刀距、超出距所造成的重复开停机、调整、测试等一系列浪费时间的工作，并且保证产品质量。以普通车床为例，将一根直径40、长500毫米的坯料加工至直径=36，精度要求不柱度为0.05毫米的轴。

普通车床车削时所需的机动时间T应该为：

由 n=1000×v/π×D=1000×100/3.14×40=796转/分

式中：v—车床主轴速度 D—工件坯料直径

因： L=l y △=500 2 2=504毫米

式中：L—车刀所移动的距离 y—吃刀距(毫米)

l—工件待加工长度 △—超出距(毫米)

T=L×h/s×n×t=504×2/0.8×796×2=0.79分钟

式中：T—机动时间 h—切削厚度

s—走刀量 n—工件每分钟转数

t—切削深度

除以上能以轴、转速及走刀量等有据可依能算出的走刀时间外，其余的如为保证尺寸精度必须小心谨慎地给定进给量前的刀尖与工件表面的对刀，然后以拖板的刻度为参考小心进刀，试车一定长度后，停机检测(最多为两次)，确信与图纸的要求相符后才进行车削，其中所需的时间只能按实际操作加上人为制定给出该项工作所耗费的工时，设定此所需的时间为0.5分钟时，则普通车床的实际用时T′应为：T′=T 0.5=0.79 0.5=1.29(分钟)

改装(PLC)后的车床，转由编程控制器(PLC)发出的信号完成所须的加工工序，由于车床的横向进给实现了自动化，程序应为：以车刀刀尖为基准点，控制车刀刀尖按指令给定的以主轴中心轴线为基准进到所需加工的轴的半径距离时，横向进给自锁，依照信号进行纵向切削工作，省去了由人工操作加工中所需的反复开停车及检测用时，因此，从以上的加工一根简单的φ40×500(毫米)的轴可以得出：如果改装后数控车床的转速、切削用量等和普通车床相同，则数控机床所需的实际用时为T″=0.79(分钟)。

普通车床与改装(PLC)可编程控制器后的车床的实际时间差为：T′-T″=1.29-0.79=0.5(分钟)

由此可见改装(PLC)控制后车床的机动时比普通车床的用时省却了0.5分钟，工效将近提高了一倍，对于批量生产的产品，不仅节省了大量的时间，还提高了控制系统的可靠性和准确性，为企业提供了更可靠的自动化生产保障，提高了经济效益。

3 以CW6140型普通车床为例，把继电控制改造为PLC控制

3.1 改造分析

1)根据机床电气控制原理图的控制状态，选择合适的PLC机型;

2)列出PLC输入、输出I/O分配表;

3)画出PLC控制电路接线图;

4)画出PLC梯形图，并编制程序;

3.2 电气控制线路分析

CW6140型普通车床电气控制线路原理图如图1所示，

图中分主电路、控制电路和照明、信号电路。

3.2.1 电路分析

主电路中有两台电机，M1为主轴电机，带动主轴旋转和刀架作进给运动;M2为冷却泵。

三相交流电源通过转换开关QS1引入，主轴电机M1由接触器控制启动，热继电器FR1为主轴电机M1的过载保护。

冷却泵电机M2由组合开关QS2控制启动和停止，热继电器FR2为它的过载保护。

3.2.2 控制电路分析

(1)主轴电机的控制。当按SB2时，接触器KM1的线圈获得电动作，同时KM1的常开触点闭合，KM3和KT得电，KM1和 KM3主触点闭合时电机M1星形正转降压启动，当KT延时约3~5S时，KT延时常闭触点断开使KM3失电，其星形接法主触点断开;KT延时常开触点闭合使KM2得电，其主触点闭合，电机M1从星形转换为三角形运行。同理，按SB1时，电机M1反转(星形—三角形启动)。

(2)冷却泵电机的控制。旋合组合开关QS2使冷却泵电机M2启动运行。

(3)照明电路分析。控制变压器TC的二次侧输出36V电压，作为机床低压照灯电源，EL为机床的低压照明灯，由开关SA2控制。

3.3 PLC及其程序设计

3.3.1 PLC选型和I/O端口分配

根据以上机床主电路继电控制要求分析，系统共需开关量输入点5个，开关量输出点4个，考虑系统的经济性和技术指标，拟选用三菱公司的微型机FX2n—16MR机型，该机基本单元有8点输入，8点输出，完全能满足控制要求。输入/输出信号地址分配。

3.3.2 PLC控制电路接线图

为了保证安全,系统外部设置了急停控制电路，SB6为电源供给按钮，当系统出现故障时，按下SB5，KM线圈失电，KM常开启点断开，PLC失去电源，机床停止工作。

3.3.3 PLC程序设计：

当按SB2时， X000的常开触点闭合，Y000、Y003和T0得电，接触器KM1的线圈获得电动作，同时KM1和 KM4主触点闭合时电机M1星形正转降压启动，当T0延时约3~5S时，T0延时常闭触点断开使KM4失电，其星形接法主触点断开;T0延时常开触点闭合使KM3得电，其主触点闭合，电机M1从星形转换为三角形运行。同理，按SB1时，X001的常开触点闭合, 接触器KM2的线圈获得电动作,电机M1反转(星形—三角形启动)。根据以上要求编制PLC控制梯形图及由梯形图写出PLC控制指令程序。

编程如下:

LD X000

or Y000

ANI Y001

AND X002

AND X003

AND X004

OUT Y000

LD X001

or Y001

ANI Y000

AND X002

AND X003

AND X004

OUT Y001

LD Y000

or Y001

MPS

ANI Y002

OUT TO

K30

MRO

LD TO

or Y002

ANB

ANI Y003

OUT Y002

MPP

ANI TO

ANI Y002

OUT Y003

END

采用简易编程器或设置有三菱PLC开发软件的电脑，把编制的程序输入固化到可编程控制器的存储器内，并进行调试运行，直到完全达到要求的控制功能为止。

4 结束语

普通机床的数控化改造 篇3

摘 要：科学技术的迅速发展对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，机械加工工艺过程的自动化成为实现上述要求的重要手段之一。它不仅能够提高产品质量和生产效率，降低成本，还能极大的改善生产者的劳动条件。本文从数控机床的发展历程和数控加工的特点等方面阐述了机床数控化改造的必要，以及对主要改装部件和改装优势作了简单的探讨。

关键词：普通机床；数控化；改造分析

TG659

一、数控系统发展简史及趋势

1946年诞生了世界上第一台电子计算机，为人类进入信息社会奠定了基础。到1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代发展。

（一）数控（NC）阶段（1952-1970）

早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路搭成一台专用机床作为数控系统，被称为硬件连接数控，简称（NC）。随着元器件的发展，经历了三代，即电子管、晶体管和小规模集成电路时。

（二）计算机数控（CNC）阶段（1970—现在）

1970年通用小型计算机作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段。到1971年，美国INTEL公司将运算器和控制器集成在一块芯片上，出现微处理器（MICROPROCESSOR），又称中央处理单元（CPU）。

（三）数控未来发展的趋势

1.继续向开放式、基于PC的第六代发展

基于PC 所具有的开发性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题。PC机所具有的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。

2.向高速化和高精度化发展。这是适应机床向高速化和高精度化发展的需要。

3.向智能化方向发展。随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化将不断提高。

4.应用自适应控制技术。数控系统能检测过程中的一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改善系统运行状态的目的。

5.引入专家系统指导加工。将熟练工人和专家经验，加工中的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。

6.引入故障诊断专家系统

7.智能化数字伺服驱动装置

可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳运行。

二、机床数控化改造的必要性

（一）微观看改造的必要性

1.可以加工出传统机床不便加工的曲线、曲面等复杂的零件。

2.可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3-7倍。

3.加工零件的精度高，尺寸分散度小，装配容易，不再需要修配。

4.可实现多工序的集中，减少零件在机床间的搬运。

5.可自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可以实现长时间无人看管加工。

6.降低了工人的劳动强度，节省劳动力，减少工装，缩短新产品的试制周期和生产周期，可对市场需要作出快速反应。

（二）宏观看改造的必要性

从宏观上看，工业发达国家的机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是采用信息技术对传统产业进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在开发产品中推行CAD、CAM虚拟制造等等。以及在其生产过程中增加信息技术，包括人工智能等。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增加。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重到1995年只有1.9%，而日本在1994年已达到20.8%，这也就说明了机床数控化改造的必要性。

三、数控化改造的内容及优点

（一）数控化改造的内容

机床数控化改造主要内容有以下几点：

1.恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；

2.NC化，在普通机床加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床或CNC机床；

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，恢复原来精度；对其不满足生产要求的CNC系统进行更新。

（二）车床数控化改造措施

车床的数控化改造，必然涉及到对机床主要机械部件的改装，包括了滑动导轨副、齿轮副、滑动丝杠与滚珠丝杠、安全防护等方面。

对于数控车床来说，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、耐磨损特性，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。

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，数控车床上使用的齿轮精度等级都比普通车床高。在结构上要达到无间隙传动，因而改造时，车床主要齿轮必须满足数控车床的要求，以保证车床的加工精度。

丝杠传动直接影响到传动链精度，丝杠的选用主要取决于加工工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工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，如螺距误差和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，螺母间隙过大则要更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难满足精度较高的工件加工。滚珠丝杠摩擦损失小、效率高，其传动效率可达90﹪以上；精度高，寿命长，启动力矩和运动力矩相接近，因此可以满足精度要求较高的工件加工。

此外，在机床改造中要根据实际情况应采取相应的安全防护措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密的元件，工作时要严防灰尘特别是铁屑及硬沙粒进入滚道。在纵向丝杠上也可以整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端要密封好，禁止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。

（三）数控化改造后的优点

1.投资少，改造期间短

同购置新机床相比，一般可以节省60﹪-80﹪，改造费用低。特别是大型、特殊機床尤其明显。

2.机械性能稳定可靠

所利用的床身等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的车床性能高、质量好，可以作为新设备使用多年。

3.可以充分利用现有条件

可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样重新构筑地基

4.可以采用最新的控制技术

可根据技术革新的发展速度，及时的提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧车床改成当今水平的数控车床。

四、结束语

本文通过对数控机床的发展历史的回顾及发展趋势的展望，并结合我国数控机床的发展历程、现状以及数控加工的特点，详细阐述了机床数控化的必要性，同时对普通车床的数控化改造的优势进行了简单分析，对数控化改造内容和改造中需要改装的主要机械部件进行了简单的探讨。

参考文献：

[1]赵云龙主编.数控机床及应用.北京：机械工业出版社，2002.2

[2]唐应谦主编.数控加工工艺学.北京：中国劳动社会保障出版社，2000.5

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.

包一机机床数控改造报告 篇5

一、概述

内蒙古第一机械制造公司包头机器厂的CK7820斜导轨车床是宁夏长城机床厂1994年所生产，机床规格 ：X轴行程300mm，Z轴行程为1000mm，最大加工直径为：轴类200mm，盘类560mm，数控系统配置西门子880系统。由于电器系统的使用年限有限，电气部分的故障率较多，而随着科技的发展，该机床所采用的西门子电机，伺服驱动及数控系统已经停产多年，机床维修的备件难求，而且成本很高，所以机床的维修非常困难，使得机床的使用效率很低，机床的精度不能满足工厂的生产要求。

二、改造过程

2008年9月，华中数控根据双方签定的技术协议要求对CK7820进行了数控化改造，主要有：

1、原机床使用年限较长，电缆线的老化比较严重，所以我们更换了所有的电缆，并全部选用国内做好的电缆厂家的电缆线。

2、保留原机床的液压，润滑，冷却，尾座，卡盘系统，但对电器部分的控制回路全部重新设计，并设计PLC的控制。

3、为了减少机床以后出现故障的机率，我们更换了所有电磁阀的阀头及电缆连线。

4、将原来西门子880数控系统更换为华中数控世纪星HNC-21TD数控系统；

5、保留原机床操作吊挂，重新设计制做一块面板，把世纪星数控系统嵌在上面，并设置了方便维修的翻转合页。使得以后维修人员在进行维修时更加的方便，减少很多麻烦。

6、更换原伺服驱动系统为HSV-18D数字式交流伺服驱动系统，该系统较为先进，而且相对进口的系统，不仅成本较低，以后维修是的备件费用也很低。

7、机床改造完成后对机床进行整体的喷漆，喷漆的颜色参照原机床的油漆颜色。

三、改造效果

数控机床电气改造问题研究 篇6

【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.

浅谈普通机床的数控化改造 篇7

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.

浅谈普通机床的数控化改造 篇8

关键词：机床,数控,改造,可行性研究

1 概述

当今社会, 装备制造业作为国家支柱产业的核心, 已经进入了一个崭新的发展时期。数控技术是先进制造技术的核心技术, 它的整体水平标志着一个国家工业现代化的水平和综合国力的强弱, 具有超越其经济价值的战略物资地位。

目前我国机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。由于我国企业大部分数控机床和数控系统依赖进口, 企业承受不了巨额购置费, 且易受国外的控制。另外数控机械设备维修力量薄弱, 进口的备件维修成本高, 设备完好率低, 大部分进口机床数控系统已经崩溃, 有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。因此目前我国企业机床数控化比例极低, 不到5%。

我国企业使用的绝大部分为传统老式机床, 服役都在一、二十年以上, 体现在机床质量较差、资料不全、缺乏备件、维修困难, 即便较为先进的数控机床也大都老化, 很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率, 给企业生产造成了极大困难。

为节约成本, 进一步发挥老式传统机床的功效和潜在价值, 将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。

2 数控化改造的意义

大量实例表明, 对普通机床进行一定要求的数控化改造后, 即把完全依靠手工操作改为经程序编制后的自动运行, 不仅减轻劳动强度, 而且保证加工质量的稳定性, 使生产率至少提高2～3倍以上。对大批即将退役的机床, 不进行整改已无法使用。但机床本身还有很大“剩余价值”, 若投入一定费用对其进行数控化改造, 使其恢复“青春”, 势必提高生产效率, 继续在生产中发挥关键作用。

我国是发展中国家, 振兴制造业势在必行, 但有限的财力决定不可能更新全部旧设备, 因此, “少花钱, 多办事”是机床现代改造的必由之路。

3 数控化改造项目的可行性评估

对一台老旧机床可行性评估, 大致涉及到以下几个方面:a.老旧机床“剩余价值”的估算;b.改造机床后的应用指标;c.需要投入人力、物力和财力的估算;d.改造过程中的风险因素;e.改造后的性价比, 等等。通过以上评估, 确定设备改造是否值得进行。

3.1“剩余价值”的评估

一台旧机床达到使用年限后, 必然会出现故障频发、加工精度下降、生产率降低的状况。在对这样的机床做出如何处置的决定之前, 首先要对其“剩余价值”做出评估。

一台立式加工中心, 主要部件有:a.数控系统;b.伺服系统;c.机床电气部分;d.机床机械部分;e.刀库系统;等。每个部件根据实际情况, 都可以做出相应“剩余价值”评估。例如现在几乎找不到备件去修理一套一二十年前的数控系, 那它的剩余价值就是零。至于伺服系统, 应考虑它是否与新更换的数控系统相匹配并且是否能发挥优良的伺服特性, 如果估算后仍达不到要求, 即使旧的伺服系统软硬件尚好, 也可考虑彻底更换。实践表明, 即使超出了使用年限, 机床机械部件的磨损程度也是有限的, 因此其剩余价值一般都很高。刀库系统的易损件主要集中在几个零件上, 如手爪等, 更新的花费也不多。机床的电气部分亦如此, 通常剩余价值都在三四成以上。

3.2 机床改造后应用指标的评估

第二步就是提出机床改造后有什么样的加工精度和使用性能。个人认为, 一台旧机床如果使用到年限再进行改造, 势必会增加改造成本, 而且其间很多困难以及改造后的效果都是不可预测的。因此, 数控化改造和机床的大、中修计划相结合, 分批次完成改造, 可以达到较为理想的使用效果。

3.3 人力、物力、财力的评估

确定改造应用目标后, 要进行投入人力、物力和财力的估算。具体包括:a.数控系统及伺服系统;b.机床机械部件精度修复及维护;c.机床电气部件更换;d.液压系统、冷却系统和润滑系统等的维护;e.机床外观修复;f.机床改造后的调试;g.机床改造中的其他费用。

3.4 改造过程中风险因素的评估

风险评估是机床改造方案顺利实施的基本保障。一台旧机床即便资料齐全, 也会有隐患的存在。例如, 在做改造方案时, 不可能对机床的现状完全剖析, 也不可能掌握机床现有加工精度, 等等。对于此类问题, 要求施工单位根据经验, 在现场调研的基础上, 做出风险评估并制订相应对策。许多改造项目的经验表明:事先重视并分析风险因素, 可以成功应对施工中的各类技术难题。

3.5 机床改造后性价比的评估

这实际上是机床改造后应用指标和改造过程中风险因素的综合评估。具体做法是, 选一台现有的具有相似性能的机床进行对比, 将其价格作为参考标准。例如一台20世纪80年代的数控车床, 只有70%左右的机械精度, 电气部分已严重损坏无法维修, 估算其剩余价值在20万元左右。改造时更新全部电气部件需投入10万元, 修复机械部件需投入l0万元, 技术服务等方面还需投入10万元, 共计投入50万元。预计改造后机床的各项指标能达到新机床的80%左右, 使用寿命在5年以上。如果购买同样规格的机床需100万元, 那么该方案的性价比是可取的。

3.6 可行性评估中注意的问题

一台机床的剩余价值极低或者剩余价值较低但投入费用太高, 那么这样的改造方案都是不可取的。因此, 数控化改造主要是针对剩余价值较高的旧机床。

4 数控化改造的基本步骤

老旧机床的数控化改造的工作方式一般有三种:a.自主———机床所有者 (公司) 技术改造实力较强, 能够独立完成革新工作;b.合作———机床所有者 (公司) 查找自身技术薄弱的环节, 与该方面实力较强的单位合作完成技改项目;c.外委———机床所有者 (公司) 将改造工程完全委托给实力信誉俱佳的合作伙伴来完成。改造步骤基本如下:

4.1 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状确定改造方案, 一般包括:

4.1.1 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。要确定机修的要求、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和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。

4.1.2 先易后难、先局部后整体

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。

4.1.3 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、空气过滤性能等可以提供正确的依据, 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。

4.1.4 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。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。

4.1.5 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, 考虑因素包括生产紧张程度、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。

4.2 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:

4.2.1 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绘、设计、计算、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。

4.2.2 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。

4.2.3 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。对于全部改造的, 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。对于局部改造的, 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。

4.2.4 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。重点是完全掌握操作说明书和编程说明书。

4.2.5 调试步骤与验收标准的确定

新的电气系统改造完后, 要进行调试以及确定合理的验收标准。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, 也可先局部后整体、先子系统后全系统进行。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。

4.3 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:

4.3.1 原机床的全面保养

机床经长期使用后, 会不同程度的在机械、液压、润滑、冷却等方面存在缺陷, 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。

4.3.2 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。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。

4.3.3 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零件, 可作其他机床备件用。

4.3.4 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, 复查检验, 以确保连线工艺规范、走线路径合理准确、可靠美观。

4.3.5 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。调试中首先测试安全保护系统的灵敏度, 防止安全事故发生。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。

4.4 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:

4.4.1 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。

4.4.2 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与标准计量器具对照检查, 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做出对比, 获得量化的指标差。

4.4.3 试切验收

可参照国内外有关数控机床试切标准, 在有资格的操作编程人员配合下进行试切。试切可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等。

4.4.4 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。

4.4.5 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。

5 数控化改造的难点

5.1 可行性评估

由于老旧机床往往缺乏必要、系统的技术档案, 所以要定量地评估各部件的剩余价值是很困难的。高估或低估, 都会对确定改造方案及改造后的性价比带来很多影响。

5.2 选择最佳方案

盲目投入大价钱改造的功效永远不如一台新机床, 因此, 适当地投入资金, 争取得到最优应用指标是选择最佳方案的基本原则。

5.3 选择零部件

选择零部件时, 要考虑新备件与老备件的匹配, 也就是说, 老旧机床要配备功能相适应的数控系统, 老部件要配备使用时限、规格等相适应的新部件。

5.4 确定验收标准

高质量的改造工程必有一套严格的验收标准来把关。国家相关标准、机床行业的相关标准、该机床厂家的出厂标准, 都是制定改造验收标准的依据。

5.5 明确工程进度

原则上讲, 在保证质量的前提下, 项目改造周期越短越好。这需要各方面人员的相互协作, 尽量把准备工作做好。

6 数控改造中的问题和建议

通过几台老旧机床的数控化改造后, 发现工作中存在许多问题, 主要表现在:a.各部门及开发人员职责不明确, 组织混乱, 严重影响工作进度。b.工作进程和计划大多只是凭经验制定, 不太合理。c.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:a.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。b.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。c.注重用户使用、维护数控系统的技术培训, 建立国内外数控技术资源库。

7 结论

我国近几年内需要数控化改造的普通设备在10万台以上, 旧数控机床在4000台以上, 如果改造资金能落实, 这将是一个能提供几十亿到上百亿元的广阔市场。因此在机械制造业中, 尤其在机床制造行业中, 应该充分利用自己的技术特长, 去迅速占领市场, 为国民经济的迅速发展做出自己的行业贡献。

参考文献

[1]俞圣梅.机床数控改造概述[J].制造技术与机床, 1999 (9) :47-49.

[2]俞圣梅.旧机床的数控化改造技术[J].国内外机电一体化技术, 2000 (1) :35-38.

[3]刘荫庭.旧机床数控化改造的技术与趋势[J].国内外机电一体化技术, 2000 (1) :38-40.

机床数控化改造的必要性及优点 篇9

据统计, 当前我国机床总数量高达380万多台, 而数控机床的数量还比较少, 总数量只有11.34万台, 也就是说我国当前机床数控化程度比较低。通过对于近十年间我国数控机床的发展情况调查来看, 年产量达到0.6~0.8万台, 每年总产值约为18亿人民币, 机床年产量数控化率仅仅为6个百分点。从数控机床使用期限来看, 当前服役10年以上的大约有十分之六, 服役10年以下的机床, 能够达到自动化或者半自动化的数量不到20%, 当前FMC/FMS等自动化生产线无论是数量, 还是质量都难以与国际上发达国家相比。从上述数据统计的结果来看, 当前我国制造业的发展很多情况下依然依赖的是传统的机床, 这样的生产设备直接决定了生产产品的质量, 品种, 档次, 成本, 供货期, 都给予实际的制造企业竞争力造成了很大的负面影响, 尤其在对外开放水平不断提高的今天, 势必使得我国制造业在国际贸易中占据劣势。从这个角度来讲, 我们应该高度重视机床的数控化发展。

无数的实践表明, 将普通机床进行数控化改造, 不仅仅可以实现改造成本的控制, 还能够达到更加理想的运行效果。因此, 越来越多的企业开始关注于机床的数控化改造, 希望以最小的资源消耗实现自身生产设备的数控化, 以实现经济效益的全面提高。

二、普通车床数控化改造的优势分析

1. 普通车床改造的必要性

对于机械制造业来讲, 机床是其重要的生产设备, 决定到生产工序的先进性。因此, 机床的发展和进步, 一直是人们所关注的问题。随着计算机技术的发展和进步, 使得机床数控成为可能, 由此机床生产也慢慢朝着数控化的方向发展和进步。在计算机技术的帮助下, 人类可以更加快捷的实现对于机床的控制和管理, 并且这种先进的控制手段迅速被运用到实际的数控机床生产中去。改造过的数控机床不仅仅在运行质量, 精度提升, 灵敏感触等方面有着优异的表现, 还极大的节省了生产资源。

2. 数控机床的运行原理

所谓数控机床, 是基于数字化信息对于机床实现控制和管理的新一代机床。简单来讲, 将刀具和工件相对位置确定下来, 以特殊的启动装置实现控制, 并且使得主轴可以进行速度变化, 以此操作工件状态, 刀具的选择, 冷却泵的运作等动作。实际上再次过程中, 都是由代码来完成控制的, 将数字信息送入到数控装置之后, 在进行译码运算之后, 发出相应的指令, 由此去实现对于执行元件的控制和管理。

3. 普通机床与数控机床之间的比较

实际上, 数控机床与普通机床之间存在很大的区别, 在了解两者异同点的基础上, 分析数控机床的优势, 我们可以从以下几个角度进行探析:其一, 数控机床的适应能力更强, 无论是单件生产, 还是小批量复杂工件生产, 去都可以满足, 并且可以以改变加工工件, 重新加载程序的方式, 对于不同的工件实现有针对性的加工生产。其二, 数控机床的加工精度更加高, 由此能够保证比较理想的加工质量, 避免了普通机床因为人为操作失误造成的生产质量不高的问题。其三, 数控机床可以实现多坐标联动, 在处理形状复杂零件加工的过程中, 可以表现其优势。其四, 实现了加工准备时间的缩短。只要进行零件的改变或者数控程序的加载, 就可以快捷的进行下一步生产操作。其五, 数控机床的精度更加高, 刚性大, 可以通过控制加工用量, 实现生产效率的全面提高。其六, 机床本身的自动化程度高, 可以降低实际生产劳动量, 是营造更加理想劳动环境的重要途径。其七, 数控机床的操作不同于普通机床的操作, 其对于操作人员和维修人员的要求更高, 要求其能够结合设备的构造, 实现对于数控机床的应用。

4. 数控机床的结构构成

数控机床主要由以下几个结构构成:其一, 主机, 作为数控机床的主体, 其主要由机床身, 立柱, 主轴, 进给机构等机械部件构成。其主要效能在于实现对于各个加工部件的切削。其二, 数控装置, 作为数控机床的核心所在, 主要由硬件和软件构成, 其效能在于, 在数字化零件程序的帮助下, 实现对于信息的存储, 转换, 预算和控制。其三, 驱动装置, 作为数控机床的驱动部件, 其主要涉及到主轴驱动, 进给单元, 主轴电机等。其效能主要在于通过电气, 电液伺服系统的作用, 实现对于驱动的控制, 在进给实现联动的时候, 实现对于定位, 直线, 平面曲线和空间曲线的加工处理。其四, 辅助装置, 作为数控机床的配套部件, 其是保证数控机床运行效率和质量的关键所在。主要有液压气动装置, 排屑装置, 交换工作台, 数控转台和数控分度头等装置构成。其五, 编程及其他附属设备。主要效能在于实现对于零件程序的编制和存储。

5. 机床数控化发展的必要性

从我国市场需求的主流产品情况来看。我国机床找朝着高速化, 多轴化, 复合化, 精密化方向发展的同时, 也应该认识到与国际上其他国家数控机床的水平相比, 我们还存在很多的缺陷和不足, 还远远难以满足实际经济建设的需求。

从我国制造业的发展来看, 作为机床大国的中国, 机床数量众多, 但是其整体性能不高, 质量残次不齐, 产值量也难以达到工业发展的要求。在这样的情况下, 要想使得我国制造业发展实现质的飞跃, 就必须高度重视普通机床的数控化改造, 以方式我国制造业自动化生产设备, 从而达到预期的工艺目标, 实现我国制造业国际竞争力的全面提升。

从机床的发展趋势来看, 当前数控机床普及率不断提升, 其经济效益也被越来越多的人所看到。尤其在当前我国国内机床技术改造技术不断发展的过程中, 越来越多的生产企业选择普通机床的数控化改造, 由此获取了比较可观的经济效益。另外也应该认识到, 我国经济资源不足, 国土面积大, 机床需求量还在不断增加, 此时也不可能全面的实现机床的更换, 这还需要一个过渡时期, 而在整个过渡时期, 我们就应该积极将普通机床实现数控化改造, 以实现实际机床自动化水平的提高, 从而保证能够适应现阶段生产发展需求。

三、总结

综上所述, 我们应该认识到当前生产发展的需求与我国机床数控率不高的矛盾, 积极采取对应的措施进行改善和调整, 从而改变我国传统机床生产效能不高的局面。相信随着我国普通机床数控化改造工作的开展, 我国机床数控化率将得到不断的提升。

摘要：为促进机械修理行业的科学发展, 提高其经济效益, 加强其机床数控化改造很有必要, 机床数控化改造有下面一系列优点。为企业的生存和发展, 必须大力提高机床的数控化率。

关键词：机床,数控化,改造

参考文献

[1]朱晓春.数控技术 (第一版) [M].机械工业出版社, 2006.

[2]徐赢.机械设计手则[M].北京:机械工业出版社, 2007.

普通机床数控化改造技术浅谈 篇10

1 数控技术概述

在普通机床数控化改造技术中, 必须要提前将工程施工工艺的重点、原理以及环境进行综合考虑, 结合这些内容合理、科学的设置数控编程方式, 制定科学、严谨的改造方案。同时, 在工作中必须要注意些方方面面的问题, 一旦这些问题考虑不周, 必然会让加工产品质量出现问题, 甚至连最简单的表面精度都无法得到控制。但在具体的机床数控化改造中, 我们不仅需要重视加工工艺精确度的控制, 还要考虑每一个加工细节, 同时更是要深入的了解数控技术的内涵同特点, 从根本上杜绝各种数控机床技术问题的出现。

1.1 数控技术内涵

所谓的数控技术主要指的是在机床加工、生产过程中通过数字信息来对整个加工流程、加工内容进行全过程、全方位的现代化控制, 从而提高机械设备的加工效率以及生产管理的自动化程度, 这也是实现机械加工智能化、现代化和综合化的重要依据。目前的数控加工技术应用中主要包含了:传感检测技术、光电子技术、网络通信技术以及机械自动化加工技术等, 但不管是针对哪一种加工内容, 都必须提前预编程序, 然后采用合理、科学的程序对设备发出指令, 然后给予控制。

1.2 数控技术原理

数控技术自身通常都是以计算机操作系统为基础的, 并且将多个子系统、单元和模块同机床连接起来, 从而让机床的操作变得更加科学, 且实现无人管理、远程操纵的机床运行模式。除此之外, 在普通机床数控技术改造工作中还要确保数控化系统中编制的各种程序都能发挥相应作用, 最大限度的降低误差、控制好每一个零件之间的精确位置, 特别是控制道具以及工件的速度, 让整个刀具和工件在生产中都能按照程序给出的轨迹进行。数控机床改造的本质便是计算机系统, 因此在任何一个控制过程中我们都不能忽视计算机信号、程序的重要性, 都需要将计算机处理器对数据信息的运算、分析能力作为重点, 科学维持各运作部件的有序进行, 也只有做好这方方面面的工作, 才能让没想数据都发挥正常、科学的功能, 最终实现精密加工的目的。

2 数控技术在普通机床改造中的具体应用

数控机床已成为当今机械生产加工领域的常见内容, 它也是未来机械加工产业发展的主导方向, 要想更好的实现这一方面的内容, 就必须要将每一个环节的内容都做到详细控制, 同时尽可能的减少中转环节、降低加工工序, 将每一个加工设备和加工产业的工件数量都控制在一定范围内, 这样的加工处理方法能有效的保证数控机床的加工进度, 否则机械加工生产也就没有多大的实际意义了。就当今普通机床数控改造技术的具体利用进行分析, 主要可以分为以下几个方面。

2.1 机床设备高在的应用

在机械加工领域发展过程中, 机床设备控制技术是一项非常重要的技术, 对于机械加工业的发展起着重要作用, 是现代机电一体化的重要组成部分, 在很大程度上提高了机床的生产效率。数控计算机发出的控制指令, 通过控制机床中心系统作用于机床并执行如冷却泵的起停等各种顺序动作指令, 从而使得机床能够按所编的程序自动加工出相应的零件。

2.2 在工业中的应用

工业生产领域中, 数控技术在很大程度上用于工业机械设备的生产线, 并且以计算机为实现方式, 通过计算机进行程序的编写和程序代码的编写输入等, 从而保证了加工零部件的加工程序的顺利进行, 数控技术在工业领域的应用主要在于以机械化的作业方式代替了人工进行相关程序的操作, 完成难以完成甚至不可能完成的工作任务和程序。

2.3 在机械加工系统当中的应用

随着机械加工技术和加工工艺的持续发展和研究, 机械加工设备及其加工的控制系统也在相关技术的发展之下得到了持续的发展和升级, 数控技术机械设备机壳的毛坯制造。由于相应的机械加工设备控制系统也在不断更新变化, 使得各种机壳的毛坯制造商开始积极引进先进焊件。

3 普通机床数控化技术改造意义

随着社会经济的进一步发展, 社会对各种机械加工零件的精度、质量和效率提出了更高要求, 而数控机床由于本身加工精度高、生产率高的特点在整个世界制造业被广泛的应用, 有效保证了产品质量, 我们可以预计它在未来社会发展中必然会趋于普及。在当今工业生产中, 不管是购置新的数控机械还是对原有机床进行数控技术改造, 说到底都是为了提高机床生产效率、保证产品质量开展的。面对这种情况, 更多的企业未来降低采购成本和提高经济效益, 都采用对传统机床进行数控化技术改造来提高产品质量, 这种方法的应用有效的节约了企业资金, 也为企业更好的发展做出了积极贡献。

3.1 机床数控化改造与更新的性价比分析

旧机床在数控化改造前, 应调查市场上同性能的数控机床的价格。对二者价格进行对比的同时还应考虑供货时间。对于价格不高的小型数控车、铣床, 建议更新购置新机床, 不进行旧机床改造。对于大型、价格较高的机床进行数控改造是较佳地选择, 不仅可以节省较多资金, 还可以缩短购置时间。

3.2 提高数控机床的自动化程度

数控技术的机械化加工过程中, 逐渐提高数控技术的自动化程度, 是数控技术的发展趋势, 减少加工所需要的时间, 通过柔性制造单元, 以及柔性生产线和复合的加工等数控加工技术, 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, 有效缩短了加工过程中的辅助时间, 提高了加工的效率。

4 结论

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, 我企业生产带来了更高的效率和更多的产品利润, 但是我们不能止步不前, 我们需要不断研究机床数控化技术, 将其中的缺点全部弥补, 使得这项技术能够不断的完善, 并且为工业生产带来更高的效益, 为我国的工业技术进步做出了巨大的贡献。

摘要：近年来, 数控机床在我国机械加工生产领域已经趋于普及, 究其原因主要因为它本身加工精度高、生产效率高等优势突出, 有效的保证了产品的生产质量和产量, 也为我国机械产业的现代化、智能化发展做出了积极贡献。本文从数控加工技术的概念和原理入手, 简单阐述了其数控化改造技术的应用要点, 以供同行工作参考。

关键词：机床,数控技术,改造,研究,机械加工

参考文献

[1]辛长德.数控技术在机械制造中应用及发展[J].科技创新与应用, 2012 (8) .

[2]刘莉.浅谈机械制造中数控技术的应用及发展[J].科技创新与应用, 2012 (13) .

试析机床数控改造的内容与措施 篇11

【关键词】普通机床；数控改造；具体措施；技术及人员要求

进入新世纪以来，中国机床工具市场取得很大的发展，尤其数控设备成果喜人，特别是2008年金融危机以来，中国数控市场不冷反热，各企业及时调整产品结构，产业升级，新产品新技术层出不穷，中高档产品已成主流，大多数企业迫切希望更好地掌握国际先进的数控技术用于机床改造。

1.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。

2.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1012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。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。

3.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。

4.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。

5.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。 [科]

【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.