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普通车床数控化改造项目设计
日期：2010年01月07 来源：沈阳第一机床厂 关键字：普通车床
总体改造方案的设计
数控机床由机床、数控系统和外围设备三部分组成。普通车床卧式车床改造的目的是利用数控系统控制原有车床自动完成机械加工任务，加工中心提高车床的加工精度和生产率。在考虑经济型数控机床改造的具体方案时，所遵循的原则是，在满足需要的前提下，对原有车床尽可能减少改动量，以降低改造成本。改造中需要解决的问题是：
增加数控装置，设计微机控制装置或选用经济型的数控系统；将现有机械传动的进给控制装置改造成数控控制的无级自动变速的进给系统；将丝杠换成滚珠丝杠，提高传动精度；手动控制的刀架转位装置改造成数控装置控制的自动转位刀架；加装脉冲编码器，实现螺纹的自动切削。若对改造后机床的要求较高，加工中心则要改造主轴，重新设计主轴箱，使用主轴伺服电动机或电主轴。
数控化改造项目
(1)控制系统的选定。普通车床目前市场上数控系统的类型比较多，选择前首先应对拟改造的卧式车床自身功能有一个充分的了解，可根据价格合理、技术先进、服务方面的原则选择微机系统式数控系统。若选择微机系统，需要完成软、硬件的设计，即要完成X、Z轴的进给控制。分别完成X、Z向的插补运动，可实现车削端面、外圆、任意锥度圆弧面、球面等加工。为了能够加工螺纹，加工中心配用主轴同步脉冲传感器，可加工导程在6mm以下的螺纹工件。整个系统属于开环控制，结构简单、驱动力大、成本较低、抗干扰性能强，能很好地满足生产的需要，但是设计工作量大，系统稳定性不高。
另外，还可以根据实际情况选择经济型车床的数控系统，调制、普通车床安装简单，可靠性较高，价格较贵。
机械部分的改造
1)滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除了应该具有卧式车床导轨的精度和工艺性外，还要有良好的耐磨性，并减少因摩擦力而致死区。同时还要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响；合理的导轨防护和润滑。一般卧式车床的导轨材料为HT200，机床改造时可在原床鞍下滑面经机械加工后贴一层聚四氟乙烯软带。聚四氟乙烯软带与铸铁配合时，具有良好的减磨性能，普通车床动摩擦因数约为铸铁的1／8-1／3，有效地防止机床的爬行。此外，床鞍与床身、中滑板与小滑板应接触均匀，接触面积不应小于70％，接触点数不应小于10点／cm2，加工中心这是保证加工精度和尺寸一致性的关键之一。
2)丝杠传动副。一般数控车床或数控系统要求采用滚珠丝杠副传动，目的是为了提高机床的进给精度，减小传动副的摩擦阻力。为此，对滚珠丝杠和滑动丝杠作了一个比较，见表2-1。根据JB／T 2886--2008丝杠精度标准可知：滚珠丝杠分为1、2、3、4、5、6、7、8、9九级。卧式车床使用的是7级精度的滑动丝杠，通过将3级精度的滚珠丝杠与7级精度的滑动丝杠比较，从精度来讲，二者的差异并不大，加工中心因此建议选用3级滚珠丝杠来替换原有丝杠。普通车床这样带来的好处是，传动速度快，反向灵敏，精度较高，所需转矩小。
3)拖板系统。拖板的运动是数控系统直接控制的对象，不论是点位控制还是连续控制，被加工零件的最后坐标精度将受拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响，尤其是对于用步进电动机作为拖动元件的开环系统。因为数控系统发出的指令仅使拖板运动，而没有位置检测和反馈，故实际移动值和系统指令值的差别造成加工误差。因此，除了床鞍、中滑板(小滑板已被取消)配合精度要求较高外，普通车床在传动装置的布局上还应采用减速齿轮箱来提高传动转矩和传动精度。
4)主轴同步传感器的安装。主轴同步传感器的作用就是传递信息给数控装置，加工中心保持主轴的速度和刀架进给量的一致。安装时要求保证机床主轴转一圈，传感器也要转一圈，这样才能保证发给数控装置的信号准确，车削螺纹时不乱扣。
5)车刀刀架的改造。机床数控化改造之后，将原来的小滑板拆掉，普通车床改用四刀位的自动回转刀架或盘式回转刀架，数控系统通过刀位控制最多能控制4—12把车刀，可顺时针连续换刀。
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