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对加工中心的改造要求
日期：2010年01月14 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
加工中心已成为现代机床发展的主流方向，加工中心广泛应用于机械制造中，与普通的机床相比，加工中心具有工序集中、加工精度高、适应性强、生产效率高、经济效益好、劳动强度低、摇臂钻床有利于生产管理现代化等优点，所以加工中心一直都是受到企业的高度重视的。
在数控加工中心发展的半个多世纪的历程中，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，电子技术的迅速发展，以及各种性能良好的传感器的出现和运用，使加工中心功能日益完善，自动化、智能化程度越来越高，加工中心也朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化及高可靠性方向发展。
目前，我国的很多大型机械制造企业中，有早期引进的加工中心，引进时价格很高，性能相比其他机床也保持得比较好。经过多年使用，现在这些机床的加工效率、精度等都处于一种比较落后的水平，且数控功能也不能满足要求。在旧的设备没有损坏的情况下，倘若企业为了提高效率，加工中心更换旧设备为全新设备的话，生产成本就非常大了，造成资源浪费，不利于企业的发展。因此，为了节约成本，摇臂钻床可以对现有的一些加工中心进行数控化升级改造，在尽量少改动机床的情况下，使其性能及加工精度等上升一个层次。另外，有些加工中心的数控系统需要升级和添加附件的情况，都属于加工中心的升级改造。
加工中心的伺服进给系统是由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。伺服系统有开环、闭环和半闭环之分，本例中采用的是闭环控制。数控系统发出的指令信号，由伺服驱动装置接收并将其转换成角位移或直线位移，从而驱动执行机构运动。前面几章选择的电动机都是交流伺服电动机，在加工中心的闭环或半闭环进给伺服系统中，其驱动装置要保证电动机平滑运转、波动小、无爬行的现象。
(1)对加工中心主轴传动系统的要求。加工中心的主轴传动系统是由主轴电动机、主轴传动系统以及主轴组件组成。加工中心要有更高的效率、更宽的使用范围、更高的加工精度就必须满足以下要求：
1)调速功能。在加工过程中，不同材料、不同工序、加工中心不同的加工环境对切削的工艺要求不一样。所以主轴就必须具有一定的调速范围，以保证加工时选择合适的切削用量，从而获得最佳加工效果。摇臂钻床改造后的加工中心应具有更好的调速性能。
2)精度和刚度要求。加工中心的精度和主轴系统的精度密切相关，包括选择精度和运动精度。刚度则主要是静态刚度，它反映了主轴部件或零件抵抗静态外载的能力。改造加工中心不主张改造主轴的刚体结构，但是可以通过更换主轴电动机的方式，提高其精度和刚度。
3)动态响应性能。加工中心的优越性也表现在响应速度上，移动速度可调范围宽，正反转实时控制等。旧的加工中心普遍存在一个问题就是动态响应性能差。以往的机床对动态响应要求不高，机床的响应速度慢，不能适应现代数控系统的响应频率，因此在数控化改造中，要重点改造主轴的伺服系统，进而提高其动态响应陛能。
4)抗振性和热稳定性。机床在加工过程中的振动一直是造成加工精度低的主要原因。加工中心要求主轴要有好的抗振性，抵抗在加工过程中的冲击力和交变力的干扰。加工中心高速旋转会使主轴部件产生较多的热量，摇臂钻床要是主轴的抗热性不好，则会使其组成部件产生变形，破坏加工精度，造成误差。旧有的加工中心在长期的使用过程中发生了主轴变形、轴承磨损严重的问题。这些问题严重地影响了机床的抗振性，同时由于润滑环境恶劣，造成了大量的摩擦热，影响了机床的热稳定性。因此在进行升级改造时，更换主轴及其支承轴承是必须要做的。
5)刀具自动夹紧功能。加工中心一个大的特点就是可以自动换刀。所以主轴上就必须装有自动夹紧装置，以方便快速换刀和对刀。有些加工中心的机械手是传统的形式，不能与现代的数控系统匹配，因此在更换数控系统的同时，还要按照新数控系统的要求更换或改进原有的换刀装置及刀库。
(2)对加工中心进给伺服系统的要求。加工中心的进给伺服系统主要是控制机床移动部件位置。根据系统的控制信号，使运动部件按程序规定的方向运动。它运动的准确度也直接影响加工精度，加工中心所以，加工中心对伺服系统的要求如下：
1)高的传动精度和定位精度。高的传动精度和定位精度是衡量机床性能高低的一个重要指标，摇臂钻床是保证加工轮廓面精度和尺寸精度的直接影响因素。在加工中心的改造中，一般要更换原有的伺服电动机。原来的电动机部件已经老化，其传动精度和定位精度已经不能满足要求，由于使用时间长，修理后再次使用的可能性不是{艮大，因此建议更换进给电动机。
2)宽的进给调速范围。不同材料要求切削的速度也有很大的差异，加工中心的进给系统要具备较大的调速范围，进给速度一般为3-10000mm／min；加工中心定位速度要求可以在3mm／min—40m／min之间变化。在主轴的伺服系统更换后，机床的加工范围扩大，要求进给伺服系统的进给调速范围也要进一步扩大。
3)快的响应速度。进给系统要对数控系统输来的信号进行快速翻译和跟踪，快速动作，精准到位，使系统的命令不滞后。这个要求需要数控系统、伺服系统和检测系统的共同配合才能实现，这要求三者的型号和性能匹配。
4)转矩大。摇臂钻床当机床在低速下重切削时，要求驱动系统输出较大的转矩。加工中心的升级改造后，希望能在原来加工的基础上进一步扩大加工范围。因此，要选择功率大的电动机以适应未来加工的需要。
(3)对测量装置的要求。包括高精度、高分辨率、高灵敏度、小的迟滞性、宽的测量范围。加工中心在运动中需要检测工作台的位移、机械手的位置等参数。这些参数影响了加工中心的加工精度和加工效率，如果测量信号丢失，会造成加工中心的停机。在改造中，需要检查、清洁所有检测装置，更新已损坏的检测装置，加工中心在更换新的检测装置时，要先确定其输入、输出信号的形式是否能与各相连的装置匹配。
(4)对控制系统的要求。加工中心的所有指令都是由控制系统发出，其他驱动装置根据控制系统的指令驱动运动部件工作。控制系统相当于人的大脑，其性能也影响着整个机床的性能，正是由于其重要的作用，加工中心对其要求如下：
1)强控制功能，对主轴和进给轴控制。不单是要各轴完成复杂型面的加工，还必须控制加工中心实现三轴或多轴运动。
2)多种辅助管理功能。包括自动换刀、对刀，刀具半径和长度补偿，摇臂钻床多种加工自动循环，刀具寿命管理，过载、超程自动保护和自我诊断能力等。
3)多通道控制。加工中心要体现出其高效率，那就必须把加工过程中一些不必要的时间节省下来。在进行加工的同时，可以完成系统赋予其他通道的功能，例加工中心如加工的同时进行自动选刀、控制料库自动备料等。
4)具有和计算机网络进行通信和联网的能力。使数控系统和计算机网络直接相连，随时向数控系统传送编好的程序，是现代数控加工的必要手段。
5)实现远程控制加工的能力。在远离数控机床的计算机上对数控机床进行控制，大大减轻了人的劳动强度，也在一定程度上减小了人工误差。但这种技术由于受到控制权限和网络安全的限制，目前用得还不多。
在加工中心的数控化更新改造中，选择数控系统时，要根据机床本身的情况来定，不能因为是加工中心就用最好的系统。无论如何，机床是旧改新，能在原有基础上提高一个档次是可行的，如摇臂钻床果要提高到新机床的水平是不可能的。
(5)对液压和气动装置等辅助装置的要求。要求液压和气动装置机构紧凑、加工中心工作可靠、易于控制和调节。加工中心主要是要求气、液压传动在工作中可以实现无级变速、易于实现自动化、可频繁换向等。在加工中心的数控化更新改造中，不建议更改液压和气动装置。原因是这些装置在原有的机床中都是布置在机床内部的，如果要更换，需要拆卸机床，旧机床拆卸后很难恢复原来的刚度和精度，因此液压和气压系统的改造只建议更换液压泵和气泵等外露器件。
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