摘要：隨著計算機集成制造技術(shù)、智能制造、網(wǎng)絡(luò)制造等的新的概念和方法的研究與發(fā)展，發(fā)展數(shù)控技術(shù)已成為我國振興機械工業(yè)的重中之重。實踐證明，數(shù)控改造是發(fā)展我國機械工業(yè)可行的必由之路。
　　
　　一、引言
　　
　　決定改造方案是舊機床進行數(shù)控化改造中zui重要一環(huán)，并不是所有的舊機床都適合于改裝成數(shù)控機床，衡量是否合適改造的主要標準是機床現(xiàn)有狀況，以及數(shù)控化改造的經(jīng)濟性。主要在數(shù)控系統(tǒng)比較分析選型，技術(shù)和經(jīng)濟可行性分析、主傳動、進給傳動機械和電氣部分改造方法等幾個方面進行分析及方案制定。在技術(shù)可行性分析方面主要是對被改造的機床進行結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析。其中包括機床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理；機床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件是否仍然完好；考察各坐標軸的機械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用；測量機床目前的各項精度并與出廠精度進行對比，看是否存在差距；綜合總結(jié)目前機床存在的故障和歷*出現(xiàn)過的重大故障。根據(jù)分析的結(jié)果，對照改造目標和典型工件，編寫改造設(shè)計說明書，做到改造后的機床達到一定的*性和實用性。
　　
　　二、數(shù)控改造各系統(tǒng)的安裝
　　
　　1、控制系統(tǒng)的安裝常見的有懸掛式、柜式、臺式等。安裝方式的選定，直接決定各種連接電纜的走線方式和電纜長度，也關(guān)系到操作與維修的方便性。
　　
　　2、驅(qū)動系統(tǒng)的安裝，原則上采取電氣柜內(nèi)安裝這一種方式，應(yīng)考慮的因素有通風冷卻，電纜走線方式及長度，對其他電器的干擾等。
　　
　　3、電動機的安裝，根據(jù)機床的實際，確定電動機的安裝方式選擇法蘭式、底座式還是帶底座法蘭式，再加上軸伸方向、電動機接線盒的位置等，這些由電動機的訂貨輔助參數(shù)確定。
　　
　　4、測量系統(tǒng)的安裝，如選擇電動機內(nèi)裝編碼器的結(jié)構(gòu)方式，電動機安裝一確定，它也就確定了；外裝式需要有彈性聯(lián)軸節(jié)、安裝卡子、電纜走線方向及長度等的考慮。通過對同類數(shù)控銑床的現(xiàn)狀進行了解和分析之后，提出了對銑床進行數(shù)控化改造的技術(shù)方案，即用華中數(shù)控系統(tǒng)（含數(shù)控單元、PLC、強電柜、伺服驅(qū)動單元和電機等）對該設(shè)備進行*改造。
　　
　　三、數(shù)控改造具體方案
　　
　　作為機床的zui終用戶，廠方必須首先要確認機床機械系統(tǒng)的狀況。如：目前機床的精度，機械傳動鏈的狀況，絲杠、導(dǎo)軌的狀況，有無重大故障等，以確定機床是否要大修、項修。因為是由非數(shù)控機床改為數(shù)控機床，所以首先要考慮機械改裝的可行性，zui重要的是導(dǎo)軌的形式及滾珠絲杠的安裝。其次要考慮機械傳動機構(gòu)的傳動間隙與傳動剛度是否符合數(shù)控機床的要求。
　　
　　為提高設(shè)備的利用率及生產(chǎn)效率，東北特鋼集團對一臺1976年購進的X5030立式升降臺銑床，采用MCS-51系列單片機為核心的數(shù)控裝置，以步進電機為驅(qū)動機構(gòu)對銑床的縱向、橫向機構(gòu)進行改造，組成一臺經(jīng)濟型數(shù)控銑床，控制原理。
　　
　　z2-主動齒輪齒數(shù)改造X5030立式升降臺銑床，選擇p=6mm的滾珠絲杠，步距角θ=1.5°/步，脈沖當量δ=0.01mm/步，則傳動比i=（1.5°×6）/（360°×0.01）=2.5=75/30=z1/z2，即主動齒輪齒數(shù)為30，被動齒輪齒數(shù)75，兩齒輪的精度等級宜用7-6CGB2363-80。步進電機與絲杠裝配的關(guān)鍵在于保證同軸度要求，并消除齒輪側(cè)隙以及絲杠和螺母間隙，絲杠要施加預(yù)緊力，連接后的工作臺在整個行程內(nèi)的任何位置上要求運動平穩(wěn)、輕快、無阻滯現(xiàn)象。
　　
　　我采用長春市奧維精密試驗設(shè)備有限公司的電液伺服式的JKW系統(tǒng)，此系統(tǒng)的好處是可以減少費用，降低改造成本。該數(shù)控系統(tǒng)以MCS-51單片微機為核心，采用模塊化結(jié)構(gòu)。它的機箱內(nèi)有四種模板，即計算機板、電源板、接口板和驅(qū)動板。
　　
　　其電源采用開關(guān)電源，穩(wěn)壓范圍廣，抗*力強，其步進電機高頻運行時輸出轉(zhuǎn)矩大，還可利用計算機設(shè)置原點。這些優(yōu)點使其非常適合此銑床的數(shù)控化改造，具有較高的性能價格比。X5030立式升降臺銑床的機械部分是通過銑床的縱向、橫向機構(gòu)進行改造實現(xiàn)數(shù)控的。為了保證銑床能由計算機控制，首先拆去了縱向、橫向離合器和縱向、橫向手輪，將手輪端通過一對齒輪與步進電機相聯(lián)，利用步進電機控制工作臺橫向、縱向的移動。工作臺的垂直進給仍可用手動實現(xiàn)，這樣可以使銑床的傳動結(jié)構(gòu)的改動盡可能地減少，數(shù)控部分發(fā)生故障時仍能用手工半自動操作。
　　
　　使用中我們發(fā)現(xiàn)，由于銑床縱向絲杠長、使用頻繁、橫向絲杠承受負載大的情況，應(yīng)將其換成滾珠絲杠。采用滾珠絲杠，必須利用雙螺母消除間隙和調(diào)節(jié)預(yù)緊力，同時必須對其剛度、導(dǎo)程變化總誤差和穩(wěn)定性進行仔細驗算。步進電機的選項擇必須與絲杠螺距相匹配的型號?？紤]到一般加工精度在0.1～0.2mm之間，可以選用脈沖當量為0.01/step的步進電機。選定了步距角θ，脈沖當量δ，及絲杠螺距P后，可以根據(jù)下式計算步進電機與絲杠之間的傳動比i=（Θp）/（360°δ）=z1/z2（z2為主動齒輪齒數(shù)，z1為被動齒輪齒數(shù)）。改造X5030立式升降臺銑床，選擇P=6mm的滾珠絲杠，步距角θ=1.5°/step，脈沖當量δ=0.01MM/step，則傳動比i=（1.5°×6）（/360°×0.01）=2.5=75/30=z1/z2，即主動齒輪齒數(shù)為30，被動齒輪齒數(shù)75，兩齒輪的精度等級宜用7-6CGB2363-80。（即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組精度，為7級，△Ea〃的精度為6級，側(cè)隙類型為C類）步進電機與絲杠裝配的關(guān)鍵在于保證同軸度要求，并消除齒輪側(cè)隙以及絲杠和螺母間隙，絲杠要施加預(yù)緊力，連接后的工作臺在整個行程內(nèi)的任何位置上要求上運動平穩(wěn)、輕快、無阻滯現(xiàn)象。
　　
　　四、注意事項
　　
　　數(shù)控系統(tǒng)與銑床聯(lián)機后的調(diào)試必須注意以下幾點：a.首先用“手動”功能檢查步進電機轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)向，如不正確，對調(diào)步進電機連線。b.檢查步進電機各種轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)情況，如果不進電機在某一轉(zhuǎn)速上產(chǎn)生劇烈振動，則避開這一速度不用。c.檢查原點位置誤差，可通過將兩塊千分表固定在原點處測量，如果誤差大于0.02mm，則應(yīng)著重檢查螺母間隙或齒輪間隙后，再降低低速度，試驗出回到原點時所能達到的zui大速度。d.機床運行一段時間后，機床各摩擦面即由摩合階段進入穩(wěn)定磨損階段。此階段因磨損引起的尺寸誤差很小，應(yīng)該重新消除傳動間隙。此銑床經(jīng)過改造后，極大地提高了加工效率，對于常規(guī)工件的加工一般可提高工效3-倍，使生產(chǎn)周期縮短。

　　（文章來源：《科教創(chuàng)新》）