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浅谈普通车床的数控改造
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  目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间,现在我国机床数控化率不到3%。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展,所以必须大力提高机床的数控化率。本文以车床的数控改造为例,介绍了机床数控改造的方法,包括其结构的改造设计,性能与精度的选择以及最后改造方案的确定。

  机床数控改造的意义

  1)节省资金。 机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用,大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用,并可以利用现有地基。

  2)性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效,几乎不会产生应力变形而影响精度。

  3) 提高生产效率。 机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装,不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。

  1 普通车床的数控化改造设计

  机床的数控改造,主要是对原有机床的结构进行创造性的设计,最终使机床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表,其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。然而,现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可,也不是在传统机床的基础上,仅对局部加以改进而成(那些受资金等条件限制,而将传统机床改装成建议数控机床的另当别论)。传统机床存在着一些弱点,如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等,难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。现代的数控技术,特别是加工中心,无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构,还是整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化,已经形成了数控机床的独特机械结构。因此,我们在对普通机床进行数控改造的过程中,应在考虑各种情况下,使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。

  2 数控车床的性能和精度的选择

  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。主要有下述性能和精度的选择需要在改装前确定。

  1)轴变速方法、级数、转速范围、功率以及是否需要数控制动停车等。

  2)进给运动:

  进给速度:Z向(通常为8~400mm/min);X向(通常为2~100 mm/min)。

  快速移动:Z向(通常为1.2~4m/min);X向(通常为1.2~3m/min)。

  脉冲当量:在0.025~0.005mm内选取,通常Z向为X向的2倍。

  加工螺距范围:包括能加工螺距类型(公制、英制、模数、径节和锥螺纹等),一般螺距在10mm以内都不难达到。

  3)进给运动驱动方式(一般都选用步进电机驱动)。

  4)给运动传动是否需要改装成滚珠丝杠传动。

  5)刀架是否需要配置自动转位刀架,若配置需要确定工位数。

  6)其他性能指标选择:

  插补功能:车床加工需具备直线和圆弧插补功能。

  刀具补偿和间隙补偿:为了保证一定的加工精度,一般需考虑设置刀补和间隙补偿功能。

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