數控機床改造范文

導語：如何才能寫好一篇數控機床改造，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】數控；機床；數控化改造；特點和方法

1 機床數控化改造分析

一臺舊設備使用到一定年頭后，必然會故障頻繁發生、維修困難、生產效率降低、加工精度不穩定、甚至完全停機。對這樣的設備是采取徹底報廢、還是經過中大修數控改造？做出這種決定之前，首先要對現有設備的剩余使用價值作出評估。例如一臺加工中心，主要構成的機電部件有：①CNC系統及操作子系統；②伺服系統(包括電動機)；③機床電氣；④機械本體(床身、立柱、導軌和絲杠等)；⑤刀庫機械手系統；⑥自動工作臺交換系統(APC)等。每一個子系統根據實際情況，都可以作出相應剩余使用價值評估。例如根據伺服系統的磨損程度，如果繼續留用，應考慮整修后還有50％以上剩余價值；但考慮到新更換數控系統的匹配及追求好的伺服特性，即使舊的伺服系統沒有完全損壞，或預計繼續使用壽命不會太長，也可考慮徹底更換。機械部件的剩余價值一般都占較高比例，多項工程實踐表明，一臺高質量機床的機械大件磨損是有限的。例如改造過的70年代美國臥式加工中心，X方向行程1臺為1.5m、1臺為2.5m，導軌的直線度和扭曲都能調整到0.008mm/1000mm，導軌本身沒有進一步修磨。機械手刀庫部件易損件集中在幾個零件上(如手爪、插銷等)，即使重新更換花費也不多，因此機械部件都占有較高剩余價值。

2 數控機床改造的特點

2.1 投資額少、交貨期短同購置新機床相比,一般可以節省60 % - 80 %的費用,改造費用低,特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造,只是新機床購置費用的1/ 3 。即使有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動交換裝置的制造與安裝過于費工、費錢,改造成本也高2 - 3倍,但與購置新機床相比,也能節省投資50%左右。另外可以根據實際情況進行針對性的改造，交貨期縮短。

2.2 機械性能穩定可靠 所利用的床身、立柱等基礎件都是重而兼顧的鑄造構件,而不是那種焊接構件,改造后的機床性能高、質量好,可以作為新設備繼續使用多年。

2.3 熟悉了解設備、便于操作維修 購買新設備時,不了解新設備是否滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計算出機床的加工能力,另外,由于多年使用,操作者對機床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓時間短,見效快。改造的機床一安裝好,就可以實現全負荷運轉。

2.4 可采用最新的控制技術可根據技術革新的發展速度,及時地提高生產設備地自動化水平和效率,提高設備和檔次,將舊設備改成當今水平的機床。充分利用現有的條件可以充分利用現有地基,不必像購置新設備時那樣需要重新構筑地基。因此可節約費用,降低改造成本,同時也可縮短生產準備周期。

3 提高數控機床改造精度的常見方法

數控機床在設計上要達到高的靜動態剛度,運動副之間的摩擦系數小、傳動無間隙、功率大、便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求,還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求,才能獲得預期的改造目的,常見的機床改造方法如下：

3.1 修復機床導軌精度

導軌的作用是導向與承載。導軌在空載和在切削條件下運動時,都應具有足夠的導向精度。是機床幾何精度的基礎,所以,機床在改造時,為了達到預期的精度要求,往往必須修復導軌精度。對不同形式導軌,大概修理方法如下:

3.1.1 使用環氧型耐磨導軌涂層修復導軌精度:工作臺導軌的涂層,就是床身導軌的拓印,它的配合精度必然很高,簡化了工藝,縮短了制造周期。應用于機床改造更為便利,效果顯著。

3.1.2 鑄鐵導軌:鑄鐵導軌的精加工是用刮削的方法得到的,刮研顯點為18 ―25 點/ 平方厘米,同時,必須保證的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦,以及對位置控制精度的影響。

3.2 恢復主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機床工作時,由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動,對加工質量和生產率,有重要影響。所以,改造時必須修復主軸的精度。對于精度超差的主軸拆卸以后應對其進行全面檢查,以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調整軸承的間隙調整和預緊。調整后應進行溫升實驗,溫升超過規定值,應減少預緊量。當主軸軸承重新裝配好后,用千分表和標準檢驗棒,檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉中心重合,如果相差較大,則必須用專用的磨頭,重新磨削主軸錐孔,使其回轉中心同主軸的回轉中心完全重合。

3.3 修復或更換滾珠絲杠

絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度，滾珠絲杠作為當代數控機床進給的主要傳動機構,以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應用,成為各類數控機床的重要配套部件。基本上現代的數控機床都采用了滾珠絲杠,但在改造時,一定要恢復其傳動精度,或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠,只有這樣才能保證改造后的定位精度,尤其是在半閉環系統中,絲杠不僅要起到傳動作用,還要起到標尺的作用,編碼器只是測量絲杠的轉數,至于工作臺實際行走的距離,相當于開環,只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

3.4 利用精密儀器檢測機床精度

可以結合具體的機床改造過程,利用先進的激光干涉儀測量系統,對機床的定位精度進行測量,并利用球桿儀快速檢查機床精度,診斷誤差來源,自動分析機床精度狀態,檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等,根據檢測結果,進行必要的分析,再結合資金投入、新技術應用等因素確定必要的改造、修理方案。在調整機床參數時,尤其是伺服驅動參數,可根據球桿儀的檢測結果,進行系統優化,使機床參數更合理,系統更穩定。在改造完成后,利用激光干涉儀對定位精度進行測量,并根據情況進行適當的補償,可以大大提高機床的定位精度和加工精度。

3.5 減少傳動環節的間隙

一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度,數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動,因而改造時,機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求,以保證機床加工精度。如果進給傳動系統中有蝸輪蝸桿傳動,一定要注意,調整好反向間隙,否則,很可能直接影響機床性能。另外,如果進給傳動系統中有同步齒形帶,也必須進行適當的調整或更換,尤其是在采用半閉環系統中,若此部分不在控制環內,將直接影響機床的定位精度。

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（一）有利于推動數控機床的現代化水平

我國企業對數控機床的認識和應用還存在極大的局限性。只有實現機床數控化的改造，才能真正的發揮它在企業現代化生產制造中的作用，真正提高企業的生產效率，提高我國的工業化水平。

（二）數控機床具有極大的市場需求

數控機床改造的成本與它帶來的企業生產的極大經濟效益相比，改造成本低。機床改造主要就是對原有的機床的結構進行改造和設計，使它能夠提高工作的效率，達到理想狀態。隨著企業對機床在生產制造中的認識不斷加深，對數控機床的需求不斷增加，使得數控機床的改造具有很大的市場需求和發展空間。

（三）數控機床改造的優勢分析

1.節約企業成本。數控機床的改造與購置新的機床設備相比，至少可以節約50%的成本，特別是對于大型的現代化設備而言，這種成本的差距會更加明顯，舊機床的升級改造只需要購置新成本的1／4。即使要對舊機床進行徹底的升級改造，其成本也不會超過購置新機器費用的70%，而且可以節省運費等附加成本。2.機器性能穩定。舊機器經過長期的磨合，不會因為不適應而影響零件制造的精度。而且購置新的機器，需要占用一定的地基，也需要雇傭專業的人員進行操作，企業內部員工在機器的操作使用上需要一段時間適應，大大降低了企業生產效率，影響了企業生產的成本。3.極大發揮機床的工作效率。機床經過數控改造后，可以在原有基礎上實現加工零件的自動化和精準化，而且工作效率是原來的4—6倍。在零件制造上，可以充分實現現代信息技術和機械制造的緊密結合，提高零件的精密度，減少人工費用。更重要的是升級后的數控機床可以智能識別機器故障，提高了工作的安全性，減少了工人檢修的費用和時間。特別是對于難度系數大的零件而言，效率會更高。同時還減少了組裝費用，縮短了企業生產的周期。

二、數控機床的改造措施

當前，在我國企業當中，數控機床的運用十分廣泛，它能夠大大提高工作效率。隨著人們對機床認識的不斷加深，數控機床的改造有了廣泛的市場需求。前文已經對數控機床的改造進行了現實意義的分析，通過對數控機床的升級改造既可以節約企業成本，同時也能夠為企業帶來可觀的經濟效益。為此，必須進行數控機床改造的實踐探索。

（一）考慮數控改造投的資費用。在數控改造之前，必須對數控改造的費用進行嚴格預算，同時要對改造后的工作性能進行評估。對于改造后，它能夠加工的零件的種類和數量進行綜合考量，還要對它加工零件的光滑程度和質量進行實驗，這些都會影響到數控機床的水平。根據我們掌握的機床的技術狀況進行科學分析，在此基礎上才能夠保證數控機床的改造能夠產生經濟效益。

（二）注重數控系統和驅動單元的選擇。數控機床的核心就在于數控系統，而機床加工的精密程度則取決于驅動單元的功能發揮狀況如何。數控機床的系統和啟動單元的水平直接決定了數控機床性能的高低。舊的機床控制部分采用的是三行數碼管顯示，驅動是步行電動機控制，系統分辨率低。這種落后的配置系統使得機床的整體功能下降，機床的精準度、可靠性都受到了影響。所以在舊機床的改造上必須考慮數控系統和驅動單元。從技術層面來講，日本的高檔數控機床產品性能好，但費用高達8萬，成本太高，所以應該采用國產的KND數控系統和日本松下的驅動系統。既保證了性能，又節約了成本。

（三）注重對舊機床的創新設計雖然國產的KND數控系統比較完善，但系統功能以外的其他控制系統，需要進行人工設計和改造，實現機械制造和數據管理的融合，最大限度地提高數據機床的運作效率和水平。例如，在機床上的Z軸中，增加了剎車功能，這樣可以避免機床斷電后，主軸箱滑落對機床和工件造成的損失。還有就是需要重新設計系統，系統作為機床的必備功能，可以用智能的油路代替原有的手動，并且在機床內油過少時有智能提示系統。設置特有的刀具拆卸系統，當前，很多大型機床采用的是氣動方式裝置刀具，雖然拆卸方便，但制作成本高，而且還對氣壓有嚴格要求。而電動式的裝卸刀具，不僅可以通過電動機提供動力，降低成本，還可以通過感應開關來確保主軸上刀具的松緊狀況。使刀具更換更加安全可靠。

（四）普通機床刀架改造普通機床的刀架的滑動由兩部分組成，包括平行方向和垂直方向的移動，這兩個方向的滑動就保證了刀架課一隨意移動，但是刀架的移動的有效范圍比較小，所以應該確保刀具的移動空間。1、導軌方向的改造：導軌方向的驅動由絲桿完成，當傳統車床上的溜板箱的手柄到達自動走刀的位置時，驅動位置開始運行，引起齒輪的轉動，最后經過絲杠驅動完成了這一方向的走刀過程。在動力的提供上，可以選擇由步進電機—電機轉抽——以及齒輪——二級齒輪——絲杠——溜板箱，通過此程序完成導軌方向的供給。2.水平和垂直方向的改造。原有的手柄設置不合理，影響了車床的工作效率，在零件加工上動力不足，所以在保留原有位置的基礎上，再添加一個步進電機，把電機軸與傳統的絲桿進行連接。

（五）對步進電機的控制的選擇。從導軌的垂直方向和平行方向進行綜合改造，這樣既確保了刀具工作的有效范圍，同時在選擇方向的也要確保對兩個方向的動力進行控制。對步進電機的控制，有很多的選擇方案。例如單片機、微機、工業PC機等等。但綜合考慮體積、耗能和成本，應該選為單片機。單片機的控制可以減少干擾，能夠提高數據傳遞的速度。但隨著和數控機床改造的能力不斷加強，當前的單片機種類多，功能豐富，所以在選擇上要慎重。

三、小結

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關鍵詞：數控；機床；精度

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

我國的數控技術來自外國。隨著時間的推移，一些租來的設備達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。處于停機狀態，實際上占用了空間也浪費了時間。這些機床實際損壞的程度不大，但是由于遠離原配件單位而找不到相應的配件方式，而無法完成工作。因此應當想出新的解決辦法。現在，用先進的系統改裝現有的設備是一個不錯的選擇，花費上在幾十萬元左右，就能將其改造成為較為先進耐用的機器，由于省卻了很多制造工藝，所以節省了大量成本，通常能省下70%左右。所以對我國現行狀況來說，數控改造是一項利國利民、省時省力的工作，能夠適應現階段的發展要求。本文將新的改造技術與舊的機床基礎相結合的方法及注意的要點給出了描述。

1 數控機床改造的特點

對于機床的數控改造之所以普及的這樣快，是基于下列幾種優勢特點的存在。

1.1 花費少，工期短，能節省大量費用，越是大的機器在花費的數字差額上就更為巨大。以大型的機器為例，改造的完全花費比起全新機器的購買省下了1/3，并且完工時間很快，即使是改造技術不合格，零件更換花費較大。超過了額定花費的三倍以上，從總數上來說還是低于新買機器的。能節約1/2左右。

1.2 構造可以支持穩定使用

機床身體和支架等從重量上以及構筑上都較為穩定，比起焊接而成的構架有更高的穩定性，能夠有較強的使用壽命，堅固耐用。

1.3 一臺新的機器出現了之后需要較長時間去觀察和適應它的性能

而改造過的機器由于從前經過使用，而后期改造又摸清了其各部分的性能，所以后來使用上手速度較快，維護和檢查都能直達要害。完成修理，因此此類機床一經完成工作就立馬能實現良性運轉，這也是選擇原因之一。

1.4 根據新技術發展的速度來判定選用技術的種類

有效地完成設備程序化自動化的過程，翻新創新能力，把老舊閑置的機器改裝后變成具有新能力的機器。對于現存的物質條件可以利用起來，不必更新地基，以及完全可以用舊有設備代替的，通過這樣的手段不但可以減少花費，也可以減少時間，縮短成品周期。

1.5 通過儀器的精密性來使零件與零件之間的尺寸差異減少

通用性好，并且合格程度好，便于安裝，為后期工作節省時間。采用較為經濟的方法能夠提升3倍到7倍的工作效率。對于型號越大，技藝越復雜者效率越突出。并且對人工勞動來說也有好處，可以增強工人提升自我水平的意識，傳播新的技藝思想，使得人員從體能型工作者轉變成腦力型工作者。

2 提高數控機床改造精度的常見方法

數控機床在設計方案中應當體現出對材料的要求。貼合度好，起轉穩定，這樣的機器無論在運行還是修理時都較好操作，數控設計問題應當以上述條件為準。并對設備中不符合細節的部分進行調整，進而帶來較為有效的改造成果，以下是具體的機床改造方案：

2.1 修復機床導軌精度

導軌的作用是導向與承載。導軌在空載和在切削條件下運動時,都應具有足夠的導向精度。是機床幾何精度的基礎,所以,機床在改造時,為了達到預期的精度要求,往往必須修復導軌精度。對不同形式導軌,大概修理方法如下:

2.1.1 使用環氧型耐磨導軌涂層修復導軌精度

工作臺導軌的涂層,就是床身導軌的拓印,它的配合精度必然很高,簡化了工藝,縮短了制造周期。應用于機床改造更為便利,效果顯著。

2.1.2 鑄鐵導軌

鑄鐵導軌的精加工是用刮削的方法得到的，刮研顯點為18-25點/平方厘米，同時，必須保證的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦，以及對位置控制精度的影響。

2.2 恢復主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機床工作時，由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動，對加工質量和生產率，有重要影響。所以，改造時必須修復主軸的精度。

對于精度超差的主軸拆卸以后應對其進行全面檢查，以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調整軸承的間隙調整和預緊。調整后應進行溫升實驗，溫升超過規定值，應減少預緊量。

當主軸軸承重新裝配好后，用千分表和標準檢驗棒，檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉中心重合，注意零件的貼合程度，符合文件上的給出的數值，出現偏差較大的情況選用質量較好的磨頭來進行打磨錐孔，直到二者能夠緊密貼合工作為止。

2.3 修復或更換滾珠絲杠

隨著現代科技的發展，機械制造業正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰。滾珠絲杠作為當代數控機床進給的主要傳動機構，以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應用，成為各類數控機床的重要配套部件，并己實現了標準化、通用化和商品化。基本上現代的數控機床都采用了滾珠絲杠，但在改造時，一定要恢復其傳動精度，或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠，只有這樣才能保證改造后的定位精度，尤其是在半閉環系統中，絲杠不僅要起到傳動作用，還要起到標尺的作用，編碼器只是測量絲杠的轉數，至于工作臺實際行走的距離，相當于開環，只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

2.4 利用精密儀器檢測機床精度

可以結合具體的機床改造過程，利用先進的激光干涉儀測量系統，對機床的定位精度進行測量，并利用球桿儀快速檢查機床精度，診斷誤差來源，自動分析機床精度狀態，檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等，根據檢測結果，進行必要的分析，再結合資金投入、新技術應用等因素確定必要的改造、修理方案。在調整機床參數時，尤其是伺服驅動參數，可根據球桿儀的檢測結果，進行系統優化，使機床參數更合理，系統更穩定。

在改造完成后，利用激光干涉儀對定位精度進行測量，然后，根據情況進行適當的補償，可以大大提高機床的定位精度和加工精度。

2.5 減少傳動環節的間隙

一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。

如果進給傳動系統中有蝸輪蝸桿傳動，一定要注意，調整好反向間隙，否則，很可能直接影響機床性能。不然直接導致功能失效。此外，在不是完全閉合和開放的系統內部應當注意完成零件的更換，必須保證其能夠在控制環內部。否則將會使精度大大下降。

結語

本文總結了數控改造技術的優點以及在我國的應用前景，并提出了有效的整改方案和措施，為了達到完美的改造效果，應當選用高品質的部件，但可能產生價格提升，這要考慮到具體情況來選擇，文章對機床的整改方法較為系統地提出方法，用于實踐，成效較好，望相關單位參考注意。

參考文獻

[1]沈軍.數控機床改造方案的選擇[J].數控設備網，2005，(4):25-26.

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【關鍵詞】數控機床精度

【中圖分類號】TG659 文獻標識碼：B 文章編號：1673-8500（2013）03-0032-02

前幾年，我國很多單位從國外引進了很多中高檔數控機床，有的服役期滿，有的不能正常工作，處于閑置，造成巨大資源浪費。這些機床共同之處在于機械部分基本完好，精度較高，主要是由于數控系統出現問題而又難以購置配件，不能滿足正常生產的需要和現代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用進口數控系統對現有數控設備進行數控化改造，只需幾十萬元就能發揮現有設備的作用，而購置一臺新的同性能的數控機床則需要幾百萬甚至上千萬的資金，因此，對我國來說數控機床的數控化改造具有明顯的經濟效益與社會效益，非常迫切。文章基于此在論述了數控機床改造特點的基礎上對于常見的提高數控機床改造精度的措施進行了較詳細的闡述。

1 數控機床改造的特點

數控改造技術在機械加工行業中的應用越來越廣泛，這主要是由于數控改造有以下幾方面突出特點和優點：

1.1投資額少、交貨期短同購置新機床相比，一般可以節省60%一80%的費用，改造費用低，特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只是新機床購置費用的1/3，交貨期短。即使有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制造與安裝過于費工、費錢，改造成本也高2—3倍，但與購置新機床相比，也能節省投資50%左右。

1.2機械性能穩定可靠所利用的床身、立柱等基礎件都是重而兼顧的鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續使用多年。

1.3熟悉了解設備、便于操作維修購買新設備時，不了解新設備是否滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計算出機床地加工能力，另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現全負荷運轉。

1.4可采用最新的控制技術可根據技術革新的發展速度，及時地提高生產設備地自動化水平和效率，提高設備和檔次，將舊設備改成當今水平的機床。充分利用現有的條件可以充分利用現有地基，不必像購置新設備時那樣需要重-新構筑地基。因此可節約費用，降低改造成本，同時也可縮短生產準備周期。

1.5提高產品質量和工效可以解決復雜零件的加工精度控制，加工的產品尺寸一致性好、合格率高、廢品率的、生產效率高。如經濟型數控機床，一般可提高工效3 7倍。對復雜零件而言，難度越高，提高的工效越明顯。此外還可以減輕工人的勞動強度，提高工人素質促進科技成果的普及和應用，為“體力型”向“智能”轉變創造條件。

2 提高數控機床改造精度的常見方法

數控機床在設計上要達到高的靜動態剛度，運動副之問的摩擦系數小，傳動無間隙，功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的，常見的機床改造方法如下。

2.1修復機床導軌精度

導軌的作用是導向與承載。導軌在空載和在切削條件下運動時，都應具有足夠的導向精度。是機床幾何精度的基礎，所以，機床在改造時，為了達到預期的精度要求，往往必須修復導軌精度。對不同形式導軌，大概修理方法如下：

2.1.1使用環氧型耐磨導軌涂層修復導軌精度：工作臺導軌的涂層，就是床身導軌的拓印，它的配合精度必然很高，簡化了工藝，縮短了制造周期。應用于機床改造更為便利，效果顯著。

2.1.2鑄鐵導軌：鑄鐵導軌的精加工是用刮削的方法得到的，刮研顯點為18-25點/平方厘米，同時，必須保證的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦，以及對位置控制精度的影響。

2.2恢復主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機床工作時，由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動，對加工質量和生產率，有重要影響。所以，改造時必須修復主軸的精度。

對于精度超差的主軸拆卸以后應對其進行全面檢查，以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調整軸承的間隙調整和預緊。調整后應進行溫升實驗，溫升超過規定值，應減少預緊量。當主軸軸承重新裝配好后，用千分表和標準檢驗棒，檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉中心重合，如果相差較大，則必須用專用的磨頭，重新磨削主軸錐孔，使其回轉中心同主軸的回轉中心完全重合。

2.3修復或更換滾珠絲杠

隨著現代科技的發展，機械制造業正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰。滾珠絲杠作為當代數控機床進給的主要傳動機構，以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應用，成為各類數控機床的重要配套部件，并己實現了標準化、通用化和商品化。基本上現代的數控機床都采用了滾珠絲杠，但在改造時，一定要恢復其傳動精度，或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠，只有這樣才能保證改造后的定位精度，尤其是在半閉環系統中，絲杠不僅要起到傳動作用，還要起到標尺的作用，編碼器只是測量絲杠的轉數，至于工作臺實際行走的距離，相當于開環，只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

2.4利用精密儀器檢測機床精度

可以結合具體的機床改造過程，利用先進的激光干涉儀測量系統，對機床的定位精度進行測量，并利用球桿儀快速檢查機床精度，診斷誤差來源，自動分析機床精度狀態，檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等，根據檢測結果，進行必要的分析，再結合資金投入、新技術應用等因素確定必要的改造、修理方案。在調整機床參數時，尤其是伺服驅動參數，可根據球桿儀的檢測結果，進行系統優化，使機床參數更合理，系統更穩定。

在改造完成后，利用激光干涉儀對定位精度進行測量，然后，根據情況進行適當的補償，可以大大提高機床的定位精度和加工精度。

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關鍵詞：數控化改造；數控系統；伺服系統

機床數控化改造有多種方案，機床類型不同，改造的內容也不同，所以機床改造內容并非一成不變，而要根據實際情況選取合適的方式，以使普通機床數控化改造后的性能與新的同類數控機床相近或相同。同時，在機床數控化改造完成后，還應注意培訓數控機床的操作人員和編程人員，以使改造后的數控機床能夠盡快發揮作用。

1、改造數控機床的因素分析

數控機床的使用提高了機床加工生產的效率。普通機床進行數控化技術改造后可以實現零件加工自動化；其次，零件加工性能更加穩定安全更加可靠。這是由于經數控技術改造的數控機床的各主要部件經過長期工作，幾乎不會因刀刃變形而影響生產件的精度；再次，可以為零件生產廠家節約資金。與購買新的普通機床相比，普通機床的數控化改造一般可以節省一半以上的費用；最后，對于復雜的加工零件而言，改造難度越高，其功效提高的越顯著：且可不用或少用工裝，這樣不但節約費用，還可以縮短零件生產的準備時間。由于所需加工產品的尺寸誤差較小，精度要求高，不需要再進行修配。而數控機床由于實現了加工的自動化，計算機系統可以對刀具進行自動化管理，從而不會因為刀具的磨損而影響加工零件的精度與一致性；由于數控機床可以實現多種加工功能，因此可以加t出復雜的零件；由于實現了加工產品的自動化生產，數控機床的加工效率可以提高許多。計算機擁有強大的記憶和存儲功能，因而可以把所需的程序存儲下來，然后根據程序的規定自動去執行加工工序，實現加工的自動化；數控機床實現了多道工序集中完成，減少了頻繁搬運被加工的零件，當零件裝夾好后，可以實現多道工序的加工。

2、數控化改造的內容

2.1精度的恢復和機械傳動部分的改進

機床改造過程中首要任務是對舊機床進行類似于通常的機床大修，以恢復機床精度，達到新機床的制造標準。但是機床數控化后對機床精度的要求與普通機床的大修是有區別的，即整個機床精度的恢復與機械傳動部分的改進，都要為滿足數控機床的結構特點和數控自動化加工的要求來進行。數控機床的主軸驅動系統和進給驅動系統分別采用交、直流主軸電動機和伺服電動機驅動。這兩類電動機調速范圍大，并可無極變速，因此使主軸箱、進給變速箱及其傳動系統大為簡化。由電動機直接連接主軸或滾珠絲杠。目前數控機床進給系統中常用的機械傳動裝置主要有滾珠絲杠副、靜壓蝸桿蝸母條和預加載荷雙齒輪齒條三種。機床采用的導軌是新材料低摩擦因數的導軌，如滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。

2.2選定數控系統

根據要進行數控化改造機床的控制要求，選擇合適的數控系統是至關重要的。選擇時，除了考慮各項功能滿足要求外，還一定要確保系統工作可靠性。一般以性能價格比來選取，并適當考慮售后服務和故障維修等有關情況。如選用企業內已有數控機床中相同型號的數控系統，對今后操作、編程、維修等都帶來較大的方便。伺服驅動系統的選取，也按改造數控機床的性能要求決定。若采用同一家公司配套供應的數控系統和伺服驅動系統，改造產品的質量和維修更容易得到保證。國產系統在目前市場上有各種經濟型和標準型數控系統供應。其中，經濟型數控系統具有結構簡單，操作方便，技術易于掌握及制造成本低等優點，系統性能相對較差，可靠性不高。

2.3伺服系統設計

伺服系統分為開環、半閉環和閉環系統三種。開環控制系統主要由驅動控制單元、執行元件和機床組成。閉環伺服驅動由執行元件、驅動控制單元、機床以及反饋檢測單元、比較控制環節組成。在普通機床的數控化改造中一般采用步進電動機和交流伺服電動機。交流伺服電動機調速方便，體積小，目前廣泛用于數控機床的傳動系統。與步進電動機相比， 其精度高、價格昂貴，考慮到改造本身是經濟型改造，因此一般選用步進電動機作為驅動裝置。檢測反饋單元一般用光柵、脈沖編碼器等。在選擇驅動裝置時，一定要考慮其運轉性能與電動機的匹配，同時也要考慮其接口數據與數控裝置接口數據的匹配。

前國內外的數控系統廠家，都開發了與自己系統配套的驅動器，如廣州數控適配da98 系列驅動器，華中適配hsv 系列動器，fanuc（發那科）本身開發了集成程度很高的多軸驅動器，所以一般優先考慮配套的驅動器。

2.4電氣系統的改造設計

在進行機床數控化改造時，原機床的電氣控制部分一般只能報廢，重新按數控化改造要求進行設計制作。數控機床的強電控制部分設計中要特別注意的是，數控系統各接口信號的特點和形式要相配，并且在設計過程中應盡量簡化強電控制線路。在電氣控制系統的改造設計中，應該遵循：機床在滿足控制要求的前提下，設計方案力求簡單、經濟，不宜盲目追求自動化和高指標，力求控制系統操作簡單、車床使用與維修方便。機床中的主軸電動機、冷卻泵電動機、刀架電動機等均需系統自動控制。數控機床中電氣控制系統除了對機床輔助運動和輔助動作控制外，還包括對保護開關、各種行程、極限開關的控制， 以及在操作盤上所有按鍵、操作指示燈等的控制。改造后的電氣控制系統，不僅保留了機床傳統控制系統的優點，同時具有體積小、功能強、通用性和靈活性強、使用維護方便等特點。

3、結語

由于機床數控化改造有多種方案，機床類型不同，改造的內容也不同，所以上述機床改造內容并非一成不變，而要根據實際情況選取合適的方式，以使普通機床數控化改造后的性能與新的同類數控機床相近或相同。另外，在機床數控化改造完成后，還應注意培訓數控機床的操作人員和編程人員，以使改造后的數控機床能夠盡快發揮作用。

參考文獻：

篇6

【關健詞】機床；數控化改造；改造方案；機械系統；選型和設計；參數設計；

1 引言

近年來，我國機械制造業得到了很快的發展，提高工業產品的質量及提高生產效率已經非常重要。在各中、大型制造企業中也有相當數量的傳統機床，且50%都是使用超過10年以上的舊機床，數控系統的使用壽命一般在5～10 年，而我國大多數機床都在超期服役。由于使用時間長，無法滿足技術的進步和產品革新的要求。要解決以上問題，提高企業加工能力和產品競爭力，有兩種根本途徑: (1) 重新購置數控機床，淘汰舊設備；(2) 對舊設備進行數控改造。后者與前者相比，更具優勢，主要表現在:

(1)交貨期短。尤其是大型機床和特殊專用機床優勢更加明顯。一般來講，改造大型機床能在較短時間內使機床投入生產，而購買新機床周期都在半年到一年時間；

(2)性能更穩定。各基礎件經長期時效，幾乎不會產生應力變形而影響精度，各功能部件經長期磨合，功能穩定，可靠性好；

(3) 設計風險小。新機床設計中帶來的技術、方案風險在大修改造中幾乎不存在；

(4) 可以更充分地體現用戶的意愿。用戶與維修人員可以依照實際需要和機床長期使用情況，在大修改造中提出對機床性能、操作與維修等方面的改進（包括增、改）意見，有權選擇機械零部件、數控系統等電氣設備的規格、型號、性能等；

(5) 更有利于使用與維護。由于用戶、維修人員不僅可以直接參與改造方案的制定，而且可以參與改造的全過程，直接獲取各種技術信息，更深入地掌握機床的結構及性能特點，從而增強使用與維修的主動能力；

(6) 可以更快地獲取最新的更實用的備件；

(7) 節省大量投資；

(8) 降低投資風險。

2 機床數控化改造技術

(1) 確定改造方案

對改造對象進行全面檢查，明確改造目標和改造后機床用途，確定改造方案。普通機床數控化改造總體步驟如圖1 所示。對于舊數控機床的升級改造，機械系統改造較少，主要是電氣控制系統的升級改造，以改變系統老化、備件匱乏帶來的故障率高、維修周期長的問題。

(2) 機械系統的改造

普通機床機械系統改造項目多，如圖2 所示。如普通機床往往在鑄鐵床身上直接加工出導軌，長時間使用出現磨損，影響加工精度，為提高其耐磨性和動、靜剛度，可以改造為采用軸承鋼淬硬制成導軌，粘貼緊固到鑄鐵床身上，而后再對粘貼好的導軌進行磨削；改變普通機床繁瑣的傳動鏈，采用步進、DC或AC 伺服電動機結合滾珠絲杠副的傳動形式，使傳動鏈大大縮短；增加自動換刀裝置； 增加分度工作臺、回轉工作臺等輔助功能部件等。對于舊數控機床的升級改造，如果機械部件性能良好，液壓系統、冷卻系統、系統等輔助部件性能也都正常，除對機械部件做除銹和清潔保養外，無需做大的更換和修復。

（3） 數控系統的選型和設計

無論普通機床的數控化改造，或是舊數控機床的升級改造，數控系統的選型、設計和安裝都是至關重要的核心步驟。舊數控機床系統較多采用: SINUM ERIK7，3，8，850 /880，810； FANUC 7，6，3。

目前，多數早期型號的數控系統的電氣備件已經停止供貨，改造時，基本不考慮保留老系統，而是根據機床的現狀、產品生產要求、企業資金狀況，選擇相應的低、中、高檔數控系統。如圖3 所示，如果追求品質優越、穩定的數控系統，可選擇國外知名品牌的數控系統；國內數控系統也具有性價比高、維修使用成本低的優勢，在選用時，建議根據企業所在地區選用。

舊數控系統大部分帶有老型號的PLC 邏輯控制系統，在數控系統改造過程中，要考慮新老系統替換時的差別，對PLC 部分輸入輸出點的數量和性質作出比較精確的估算。

對于電路的改造，可采取的方案有兩種: ①“接口型改造”，即保留繼電器電路，只對NC、PLC 進行改造，新PLC 不參與電路控制，只處理NC 所需的指令信號。此方案改造設計、調試工作量較小；② “徹底改造”，在繼電器邏輯較復雜、故障率較高、用戶又能提供清楚邏輯圖的情況下，可用新NC 所帶的PLC 將電路全部改造，簡化了電路，又合理利用了PLC 的控制能力。此方案可大大簡化硬件電路，提高可靠性，但改造設計、調試工作量較大。

對于數控系統的改造，還應注意:①要盡量向一個著名廠家的型號系列靠攏，這樣既有利于維修和管理，又利于備件的購買，千萬不要把企業的數控系統搞成“萬國牌”。②要清楚所選廠家在國內的維修服務狀況，以免將來后患無窮。

(4) 伺服驅動系統的選型和設計

如圖4 所示，伺服驅動系統的選型和設計主要包括: 主軸伺服系統和進給伺服系統電動機的選擇以及配套電機驅動器和主軸變頻器的選擇。對于電機驅動器，可選擇與數控系統配套的驅動器，如FANUC 本身開發了集成程度很高的多軸驅動器，也可選擇市面上的其他品牌驅動器。在改造過程中，對于狀態良好、價值很高的老伺服系統，可采取保留驅動裝置和電機的方案，也可采取只保留功率大、價格貴、安裝麻煩、狀況良好的電機，而更換為新型驅動裝置，若保留，還要考慮老伺服系統是否與新數控系統匹配的問題。

(5) 機床測量系統的選型和設計

對于機床測量系統，目前數控系統的要求是增量式脈沖編碼輸入，所以舊機床所配的感應同步尺或旋轉變壓器等測量元件均需用增量式脈沖編碼器、光柵尺代替。具體方案是: 旋轉變壓器基本不能保留，可以采用新型旋轉編碼器替代； 感應同步器/尺的情況略微復雜，能改掉盡量改掉，用新型HEIDENHAIN光柵尺和圓光柵替代，但在某些場合，如精密轉臺，會遇到新的圓光柵不能安裝的問題，西門子為此提供了感應同步器/尺信號到新系統的轉換裝置，但該裝置價格昂貴，盡量不要選用。

(6) 電柜設計

電柜設計包括的內容如圖5 所示。此外，在舊數控機床的升級改造中，還應遵循以下原則：一是進口數控機床電氣柜以及柜內的元器件即使使用了若干年，狀態仍會優于國內甚至合資品牌的元器件，所以，改造高檔進口數控機床，不建議做大拆大改； 如果電氣柜狀態比較差，全套更換，在資金允許的情況下，要盡量選擇知名品牌。在改造方案確定初期，就要根據電氣改造方案測定所需的電纜長度，凡與數控驅動測量系統直接相關的電纜，只選擇原裝電纜；但大型主軸電機的電力電纜價格過于昂貴，改造時不考慮原裝電纜。

(7) 參數設計及設置

根據改造方案，查閱數控系統、變頻器、伺服驅動器說明書，依據機床設計性能，設計、設置、匹配參數。如圖6 示。

(8) 機電聯調和精度控制

這是改造能否成功的關鍵環節。工程人員在這一階段完成機電聯調、數控系統的最終調試、驅動系統的參數最佳化調節等工作，并為驗收做準備。驗收主要包括兩項內容：①按照國際標準，不同類型的機床相應的標準試切削程序，進行標準樣件試切削； ②對機床精度進行檢驗，可采用激光干涉儀進行測量，機床位置測量系統的補償可采用得到的數據，從而提高機床精度。

3 總結

現代制造技術快速發展，高速電主軸、直線滾動導軌、直線電動機、大容量刀庫、虛擬技術等廣泛應用在數控機床上，機床功能越來越復雜，5 軸加工中心、復合加工設備( 如車、銑、磨集成) 、特種加工設備( 激光、真空電子束、噴涂) 等越來越多。研究、探索這些數控設備性能特點，在其正常工作階段充分利用，通過合理的數控改造進一步挖掘其價值，提高設備可靠性，減少維護費用，是隨著國內制造業的升級而不斷深入的研究課題。

參考文獻:

[1]李猛.機床數控技術[M].北京: 北京航空航天大學出版社,2009．

[2]李猛.數控機床與編程[M].北京: 北京大學出版社,2009．

篇7

【關鍵詞】數控技術 數控加工 機械機床 發展前景

數控技術也叫做計算機數控技術，是利計算機技術利用一種數字程序來控制機械設備的技術，是當今建筑行業中一個非常重要的使用裝備，也是當今社會發展中重要的產業。一個國家要想發展好工業，就必須要用先進的技術作為支撐，剛好數控機床就是先進的數控技術中的其中一種，數控機床是典型的機電一體化產品，是一種裝有程序由計算機技術控制的自動化高效能機床，代表了現代數控技術控制機械機床的發展方向。

一、我國數控技術的發展

隨著計算機技術日的功能越來越強大，已經成為數控技術發展的必然趨勢。在傳統數控技術方面，我國處于相對落后的狀態，先進的數控技術卻為我國原本落后的數控產業的發展提供良好的契機。我國是數控技術在經歷了半個世紀的發展，現在已經掌握了自己的裝備，取得了比較大的進步。此外，還建立了數控開發技術，數控機床生產基地，培養了專業的數控人才，形成了自己專有的數控產業。雖然我國的數控機床多是用舊機床進行改造的，但是就目前來說，我國在現代化數控技術上飛快的發展速度充分說明了這些年我國在數控行業中的整體實力的壯大，改變了中國依賴傳統機床的的局面。

二、數控技術在建筑行業的應用

（一）數控技術的功能

在先進的數控技術的發展下，數控技術是不僅給建筑行業的機械加工帶來了便利，也給其他行業在機械加工方面帶來了很大的幫助。數控技術是計算機程序對機械設備進行遠程控制的方法，它包含了傳統的制造技術、感應檢測技術、光機電技術、計算機技術等，同時它還擁有利用編好的程序對數控機械設備實現了遠程控制功能，提高了機械設備的靈活性和工作效率。在先進的數控技術下，數控機械設備在不同行業的領域下得到了不同的發展需求。

（二）數控機械對施工的概念

在建筑行業的生產中，數控加工技術主要是在機器設備的生產線上工作。數控技術機械化施工是指利用三維設計圖數據的模型、建筑工地的數據采集系統、數控機械控制系統等多個平臺，通過建筑工地的信息資源來實現對工地的施工機械管理、控制的施工模式。數控加工技術主要是代替工作人員完成那些細密的焊接加工任務，這樣在提高了生產效率的同時又保了生產的質量，同時又節省了勞動力，用低成本實現了高效率。如果機械設備在運作的時候出現了故障，數控加工技術會通過自帶的檢測系統將設備在工作時發生故障的信息發送給計算機系統，并且會自動停止機械設備相應的工作，減少了企業不必要的損失。

（三）數控技術機械化的施工原理

數控機械化施工采用的是智能機器人一樣的動態定位技術或者GPS監測技術，通過監測技術和傳感器發來的信號，用圖像或者聲音來指引操作員自動控制鏟刀等機械準確施工。

三、數控機械設備的應用

（一）數控技術在建筑業中的應用

數控控制技術在機械設備運轉中有著非常重要的作用，它是現在化機電一體化重要組成的部分，能夠進一步提高機床的生產工作效率。機械機床會執行計算機數控技術發出的指令，因為數控技術利用數字化信息技術把數控機床工作時所要用的全部工件的信息以及工藝信息都進行了數字化處理，實現了對數控機床的遠程加工引導，讓數控機床等機械設備實現自動化生產的功能，給建筑業帶來了先進的技術。數控機床最大的特點也是最大的優勢就是不需要重新調動機床工作臺的位置，而是操作人員只需要將控制機床的程序輸入到系統中，就可以讓數控機床自動工作，從而解決了建筑行業復雜的加工問題。

（二）數控技術加工系統的應用

如今，數控技術被各行各業廣泛的使用，其裝備的性能也在不斷的被提高，與其相應的設備也發生了改變。數控機床的外殼在毛坯制造的時候開始引進焊件，采用數控氣割解決了諸多容易發生安全事故的問題，并且數控技術系統利用切削加工滿足了滿足了機床在生產產品時的精度需求和質量要求。

四、改造數控機床對建筑行業的意義

隨著科學技術的不斷發展，數控技術發展的速度也越來越快，廣泛使用數控技術是建筑行業發展的重要標志，而當前傳統的機床已經無法滿足企業的生產需求，但我國有一些中小型的建筑企業在機床這方面沒有過多的了解，對此給企業造成了生產成本的不斷增高，嚴重影響了中小型建筑企業的經濟效益。而數控機床的改造恰恰解決了建筑業的這個問題，數控機床的改造不但有利于推動數控技術的現代化整體水平，還以高精密度和智能化的優勢為中小型建筑企業提高了生產效率，減低運作成本，機床的性能也更加穩定，同時還解決了傳統機床在作業中所遇到的困難，給作業人員減輕了工作負擔。對傳統機床進行數控化改造，其實就是利用先進的機損件技術對傳統機床里面的元件的功能進行數字化信息處理，讓其實現可以自動化生產，將其原來的性能達到像新購置的數控機床功能一樣的效果。

五、結束語

當前數控機床在我國建筑行業中有很大的市場需求，能夠滿足我國建筑行業對數控機床等設備需求的唯一辦法利用先進的計算機數控技術將傳統的普通機床進行數控化的改造，對其建立相應的工作體系。舊機床的改造具有很大的意義，它將帶來及巨大的市場效益，對中小型建筑行業的流動資金和降低生產成本有較大的幫助。不僅數控機床對建筑行業的發展有著重要的作用，數控技術還奠定了我國數控技術產業和數控機械設備制造業的可持續性發展，因此，大力發展先進的數控技術已經成為了國家加快速度發展經濟、提高綜合國力和數控地位的重要途徑。

參考文獻：

[1]鐘良偉.建筑機械機床數控化改造方法研究.2016（03）：

212-214

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關鍵詞：機床；數控機床；機電一體化

我國目前機床總量380余萬臺，而其中數控機床總數只有11.34萬臺，即我國機床數控化率不到3％。近10年來，我國數控機床年產量約為0.6～0.8萬臺，年產值約為18億元。機床的年產量數控化率為6％。我國機床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20％，FMC/FMS等自動化生產線更屈指可數（美國和日本自動和半自動機床占60％以上）。可見我們的大多數制造行業和企業的生產、加工裝備絕大數是傳統的機床，而且半數以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業的產品、市場、效益，影響企業的生存和發展。所以必須大力提高機床的數控化率。

1 機床改造的意義

目前，我國的工廠企業，除了一些新建單位外，大多數都存在“技術老化”的問題設備役齡在15年以上的，所占比重相當大，面對這么多陳舊設備應該怎么辦？這是一個急待解決的大問題。為實現工業現代化，我們同樣要創造和引進新技術，新工藝，新設備，進行必要的設備更新。另一方面動員機械制造業的廣大職工，堅持自力更生和勤儉本企業的方針，大搞技術革新，挖掘設備潛力，更具有現實意義。而改造機床是深受大家歡迎的一種革新形式，為滿足生產的需要已經做出了重大的貢獻。例如，某機械廠生產的只要產品是板框壓濾機，生產批量很大，僅慮壓板每年需要兩萬多塊，總重量2200多噸。為了滿足生產的需要，如果設計制造一條新的加工作業線，需要投資20余萬元，便改裝成了專用加工作業線。此作業線自1960年投產以來，到現在已使用了20多年了，一直負擔者全部慮壓板的生產任務，并且加工質量很穩定。又如，這個廠利用一臺報廢了的皮帶傳動龍門刨的床身，改裝成了一臺行程8米的導軌磨，從1972年改裝成功到現在，共大修本廠機床400多臺次，協助兄弟廠大修床身百余臺，并且修磨精度高，光潔度好；然而改裝這臺機床只投資5000元，可是購買一臺新的導軌磨床卻要花費10幾萬元。

改造機床的效益是多方面的，再從提高生產率看，假設改造機床100萬臺，每臺生產率提高20%，這就等于多生產20萬臺新機床；反之，如果不對舊機床實行技術改造，當前生產的新機床在技術水平上或數量上又不能及時地滿足生產需要時，那就勢必會影響國民經濟的高速發展。通過上述事例不難看出，機床改造不但是解決設備“技術老化”的重要途徑，能夠滿足生產發展的需要，而且可以獲得十分客觀的經濟效果。

2 普通機床數控化改造的策略

隨著我國對外開放步伐的加快，我國機床加工業也進入了一個全新的發展時代。通過對國外先進技術的引進，以及我國對科技的自主攻關，開發研制出一系列具有自主版權的數控系統，為我國數控機床產業化發展打下了良好的技術基礎。我國自主研發的數控機床已達1300多個品種，具有很高的覆蓋率。目前我國新研發的數控機床絕大部分已經達到了上世紀80年代中期的國際水準，也有一部分達到了90年代的國際水準。我國對數控機床技術的研發已由研究開發階段邁向推廣應用階段，由封閉型系統向開放型系統過渡。一些單項目的數控技術已經于國際水平持平。雖然數控機床能夠生產出形狀復雜、精確度高以及多變的零部件，能夠使得加工的零部件質量得到提升，提高生產效率，但是數控機床在應用推廣過程中也受到了諸多其它條件的限制。

對舊式機床進行數控化改造，可是進行小批量零部件生產、加工出多品種且復雜的零件、零部件的加工精度和生產效率均得到提高，節約成本，縮短了生產周期，更加適合我國國情的需要。經濟型數控系統正是結合我國的國情以及實際生產的需要而誕生的。目前，我國經濟型數控機床系統發展飛快，已經研制出幾十種NC系統。經濟型數控機床主要具有如下特點：價位低廉。進口標準的數控機床需要幾十萬甚至上百萬的資金，而經濟型數控機床僅需要幾萬元，其具有較高的性價比。正因如此，其很適合在一線生產線上進行大面積的推廣。能夠滿足多種產品的生產的需要，并能夠進行中小批量的自動化生產，能滿足不同產品的需求。在普通機床上能夠加工的零件，在經濟型機床上也能進行加工，對于加工不同的零件只需要通過修改加工程序變可是實現，能夠很快的達到批量生產。產品質量較高，降低了廢品的產生率。由于數控機床的精確度較高，因此其所加工生產出的零件尺寸均統一，合格率高。能夠有效控制復雜零件加工精確度。普通機床在加工復雜零件時需要成熟技工邊加工邊與樣板進行核對，費時費力，且生產出零件質量得不到保證，而經濟型數控車床是通過程序進行加工，加工時間短，且質量有所保證。使得工人的勞動強度得到降低。經濟型數控機床的應用，使得工人擺脫了緊張而繁重的體力勞動。

3 結束語

目前，在機械加工工業中，絕大多數是舊式機床，如果改用微機控制、實現機電一體化的改造，會使機床適應小批量、多品種、復雜零件的加工，不但提高加工精度和生產率，而且成本低、周期短，適合我國國情。利用微機實現機床的機電一體化改造的方法有兩種，一種是以微機為中心設計控制部件；另一種是采用標準的步進電機數字控制系統作為主要控制裝置，前者需要重新設計控制系統，比較復雜；后者選用國內標準化的微機空控制系統，比較簡單。隨著當今工業設備對精密程度的要求越來越高，加工設備的機械加工設備的加工的精密程度也要求越來越高。而在中國的機械加工設備的車床中普通車床占了很大比例。這已經越來越制約著當今工業的發展。而數控機床由于價格昂貴，且需要較高技術的加工工人。所以對機床進行自動化改造很是必要。

參考文獻

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一、伺服系統的選擇

伺服系統是數控機床的重要組成部分，它既是數控系統CNC系統與刀具、主軸間的信息

傳遞環節，又是能量放大與傳遞的環節，其性能在很大程度上決定了數控機床的性能。例如，數控機床的最高移動速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標均取決于伺服系統的動態和靜態性能。伺服系統按控制方式分為開環控制系統、半閉環控制系統和閉環控制系統三類，在普通機床的數控化改造中，一般選用價格較低的開環控制系統。該系統的執行元件――伺服電機，通常采用步進電機或永磁式交流伺服電機。步進電機是由脈沖數字信號進控制的，每轉一轉步距誤差自動變為零，易于控制，價格最低，選擇的關鍵是對參數進行確定。確定參數的具體方法是：先計算電機的步距角，確定其步距精度，然后再對它的轉矩進行選擇，最后選定步進電機驅動器。永磁式交流伺服電機常用于進給驅動系統中，容量大，結構簡單，運行可靠，效率高，但啟動特性欠佳。其選擇方法是：先確定電機的額定轉速，其次選擇負載慣量，然后再確定它的額定轉矩，進行電機預選，最后通過進一步的速度、加減速轉矩及連續工作轉矩的驗算檢驗預選電機是否符合要求。

二、數控系統的選擇

數控系統是數控機床的中樞，是最關鍵的環節。目前，市場上數控系統類型較多，選擇時要保證購得最適合的系統，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。

1.考慮被改造機床的功能要求

根據機床的功能要求選擇數控系統，以使數控系統所具有的功能與準備改造的機床所能達到的功能相匹配。既要避免因片面追求數控系統的高性能指標，而選擇了功能遠遠多于改造機床功能的系統，造成功能過剩、資金浪費。且在一定程度上還可能潛伏數控系統復雜程度的增加帶來故障率升高的隱患，又要保證所選數控系統能滿足機床全部功能要求。不要出現一些因必須的系統功能短缺，影響其它功能的使用，使機床的優良性能發揮不出來。

2.考慮數控系統的制造廠商

老牌著名跨國公司主要有德國的西門子、日本的發那科和三菱、法國的NVM等，國內主要有華中數控、中國珠峰、北京航天等。目前，進口系統的性能優于國產系統，價格也較高，適用于大型高精度機床。國產系統功能較簡單，性能較穩定，價格便宜，對一般車床、銑床已能放心使用，且近幾年國產系統也有較大進步，與世界先進技術的差距越來越小。

3.考慮數控系統與其他配件的匹配

如果數控系統和電機及驅動器的品種、牌號太雜，在連接各部件時就可能會出現輸入與輸出信號的不匹配，及在傳送中信號產生滯后等現象。因此，選擇時要優先考慮能提供進給伺服系統和主軸驅動的廠家的數控系統。另外，在資金允許的條件下盡量向著名廠家型號系列靠攏。一般著名廠商此類系統零件篩選更嚴格，制造工藝更規范可靠，性能穩定，能更好地預防電器元件的故障或提前失效引起的設備故障，有利于維修。

三、機床機械部件的改造

1.主傳動系統的改造

在對主傳動系統進行改造時，應盡量保留原主軸箱齒輪變速換檔機構，只把主軸的正轉、反轉和停轉由原來的機械控制變為由數控系統控制。當然，如果為了擴大變速范圍，實現加工過程中的自動變速，也可以將原來的單速電機更換為多速電機，這樣可以使機床性能更好。但多速電機的功率是隨轉速的變化而變化的，所以電機功率要大，還要增加一套電機變速系統，改裝比較麻煩。對普通機床進行簡易數控改造時，最好不要用這種方法。另外，為了使改裝后的機床主傳動和進給傳動保持必然聯系，要在主軸箱內安裝一個與主軸同步旋轉的旋轉脈沖編碼器。如普通車床改裝為數控車床時，在主軸箱內裝主軸脈沖編碼器，以保證改造后的車床具備螺紋加工的功能。

2.進給傳動系統的改造

在對進給傳動系統進行改造時，一般應該把原來的進給變速傳動裝置及操縱機構全部

拆除。而每個方向的進給傳動都改成各自獨立的功率步進電機，經減速齒輪直接與帶動滑板

移動的絲杠連接，分別實現各坐標方向的運動，進行各坐標的控制。例如，普通機床的簡易化數控改裝，通常都是把原來由主軸箱到進給箱的傳動路線切斷，將溜板箱拆除，直接把齒輪減速箱和功率步進電機安裝在縱向絲杠的右端和橫向絲杠的外端。在對機床進給傳動系統改裝的同時，也要對此傳動系統中的傳動裝置元件進行相應的改造。

（1）絲杠。絲杠是將回轉運動轉換為直線運動的傳動裝置，改造時，為了滿足數控機床上較高精度零件的加工要求，應該用滾珠絲杠螺母副替換原普通機床上的梯形絲杠螺母副。滾珠絲杠螺母副把傳動絲杠與螺母之間的滑動摩擦變為了滾動摩擦，減小摩擦損失，精度保持性傳動平穩性，傳動效率等都得以提高，其傳動效率可達到92%～98%，是普通絲杠螺母副的3倍左右。

（2）拖板。拖板是數控系統直接控制的對象，不論是點位控制、直線控制，還是輪廓控制，被加工零件的最終坐標精度都將受到拖板運動精度、靈敏度和穩定性的影響。除拖板及配件精度要高外，由驅動電機到絲杠間的傳動齒輪也要采用間隙消除結構，以滿足傳動精度和靈敏度的要求。常用的消隙方法有剛度調整法和柔性調整法兩種：剛性調整法傳動剛度較好，結構簡單，但調整起來很費時；柔性調整法，一般用彈簧彈力自動消除齒側間隙，傳動剛度較低，傳動平穩性差，結構復雜。改造中，可根據機床加工目標選用，選用時可參考有關資料。

（3）機床導軌。為了使改造后的機床有較高的開動率和精度保持性，應充分考慮機床導軌的耐磨性。當前國內普通機床床身等大件多采用摩擦系數較大的普通鑄鐵，改造中，在對達不到預定要求的機床導軌進行修磨、刮研后，要在上面貼上耐磨、吸振的聚四氟飛烯軟帶。

四、刀架的改造

刀架是否需要進行改造，要根據改造后機床的主要加工對象來確定。若采用一把刀即可完成本機床上的加工，就沒有必要對刀架進行改造；若需采用多把刀，如普通車床改裝后需要三、四把刀才能完成全部車工工序，就必須對刀架部件進行改造，拆掉原手動刀架，裝上電氣或液壓驅動，由數控裝置控制的自動刀架。機床的數控化改造要考慮的因素很多，除了上面提到的主要內容外，由于機床控制方式的改變，還要對其進行電氣部分的重新設計，機

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[關鍵詞]改造 數控 機床

中圖分類號：TM121.1.3 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）07-0082-01

一、機床數控化改造的背景和意義

我國的大多數制造行業和企業的生產、加工裝備大多數是傳統的機床，而且多數是役齡在10年以上的舊機床。特別從2002年開始，我國就成為世界第一機床消費大國。2004年國產金屬切削機床年產量達到38.94萬臺、數控機床產量5.19萬臺；2005年前三季度，我國金屬切削機床和數控機床產量分別達到34.08萬臺和4.33萬臺，可見舊機床的數量是非常巨大的。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響到企業的生存和發展。

另一方面，自改革開放以來，我國很多企業從國外引進技術、設備和生產線進行技術改造。在這些項目中，大部分項目為我國的經濟建設發揮了應有的作用，但是有的引進項目由于種種原因，設備或生產線不能正常運轉，甚至癱瘓，使企業的效益受到影響，嚴重的使企業陷入困境。一些設備、有的生產線的產品銷路很好，但是因為設備故障不能達產達標；有的因為能耗高、產品合格率低而造成虧損；有的已引進較長時間，需要進行技術更新。種種原因使有的設備不僅沒有創造財富，反而消耗著財富。由于近幾年國內外數控系統的高速發展，使原來進口的高檔數控系統已不再滿足日新月異的產品需求，迫切需要更換最新的數控系統及軟件。

機床數控技術的不斷進步，使數控技術成為制造業自動化的核心技術和基礎技術，機床改造就成為一個"永恒"的主題。一般說來，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性：

1.可以加工出傳統機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。

2.可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。

3.加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要工人"修配"。

4.可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。

5.擁有自動報警、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。

6.降低了工人的勞動強度，節省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。

二、機床數控化改造的方案選擇

1.恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；

2.NC化，在普通機床上加數控系統，改造成NC機床、CNC機床；

3.翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；

4.技術更新或技術創新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。

三、機床改造的優缺點

1.減少投資額、交貨期短

同購置新機床相比，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。

2.機械性能穩定可靠，結構受限

所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續使用多年。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。

3.用戶熟悉了解設備、便于操作維修

購買新設備時，不了解新設備是否能滿足其工藝要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現全負荷運轉。

4.可以充分利用現有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。

5.可以采用最新的控制技術

可根據技術革新的發展速度，及時地提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。

四、改造具體方案的確定

改造的可行性分析通過以后，就可以針對某臺或某幾臺機床的現況確定改造方案，一般包括：

1.機械修理與電氣改造相結合

一般來說，需進行數控改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理的要求、范圍、內容；也要確定因數控改造而需進行機械結構改造的要求、內容；還要確定數控改造與機械修理。機械性能的完好是數控改造成功的基礎。

2.新舊系統接口的轉換設計

根據每臺設備改造范圍不同，需事先設計接口部分轉換，若全部改造的，應設計機電轉換接口、操作面板控制與配置、互聯部分接點、參數測量點、維修位置等，要求操作與維修方便、合理，線路走向通順、中小連接點少，強弱電干擾最小，備有適當裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數模轉換等，必要時需自行制作轉換接口。

五、改造方案的實施

準備工作就緒后，即可進入改造的實施階段。實施階段內容按時間順序分為：

1.原機床的全面保養

機床經長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養。其次，應對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導參考作用，又可在改造結束時作對比分析用。

2.原系統拆除

原系統的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆（局部改造情況下）。在拆的過程中也會發現一些新系統設計中的欠缺之處，應及時補充與修正，拆下的系統及零件應分門別類，妥善保管。還有一定使用價值的，可作其他機床備件用。

3.改造的實施與調試

機床改造應按預先制定好的方案按先后順序進行實施。

調試必須按事先確定的步驟和要求進行。調試人員應頭腦冷靜，隨時記錄，以便發現和解決問題。調試中首先試安全保護系統靈敏度，防止人身、設備事故發生。調試現場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。

六、改造成果驗收

驗收工作應聘請有關的人員共同參加，并按已制定的驗收標準進行。驗收工作包括：

1.機床機械性能驗收

經過機械修理和改造以及全面保養，機床的各項機械性能應達到要求，幾何精度應在規定的范圍內。

2.電氣控制功能和控制精度驗收

電氣控制的各項功能必須達到動作正常，靈敏可靠。控制精度應用系統本身的功能（如步進尺寸等）與標準計量器具（如激光干涉儀、坐標測量儀等）對照檢查，達到精度范圍之內。同時還應與改造前機床的各項功能和精度作出對比，獲得量化的指標差。

3.試件切削驗收

可以參照國內外有關數控機床切削試件標準，在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削。試件切削可驗收機床剛度、切削力、噪聲、運動軌跡、關聯動作等，一般不宜采用產品零件作試件使用。

參考文獻

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[2] 度國旭，陳珩.普通車床的數控化改造[J].科技信息，2011，20.