废旧机床数控化改造中的机械精度控制

2012-01-26阳益贵

装备制造技术 2012年11期

阳益贵

（衡阳财经工业职业技术学院，湖南衡阳 421002）

目前，世界各国大力提倡的循环经济模式是：用更少资源消耗、更低环境污染和更多劳动就业追求更大经济效益的一种先进经济模式。而对废旧机床进行数控化改造，在节约成本、节约能源、节约材料、保护环境等方面开辟了很大的空间，是实现循环经济发展的重要技术途径。废旧机床数控化改造的实现，需要使机床的机械精度、运动精度和控制精度三方面得到恢复和提升，而机械精度的保证，对提高产品加工精度和生产效率，确保产品品质稳定，改善生产条件等方面具有重要意义。

随着机床服役时间的增加，其导轨、拖板、轴承等主要零部件都会出现不同程度的磨损，为了确保零件的加工精度能满足加工要求，需要对机床进行翻修，以此来恢复机床的机械加工精度。下面就以机床中几个关键部件的修复为例，阐述机床修复的方法。

1 对机床轨、小滑板的加工修复

（1）传统修复方法

机床导轨的耐磨性及尺寸精度是影响机床使用寿命和精度的主要因素之一。普通机床一般采用由铸铁制造的滑动导轨，而传统的机床导轨维修主要是通过导轨磨床重磨，并刮研小滑板的方法来恢复其精度。由于滑动导轨一般采用表面淬火处理的方式来增加其硬度和耐磨性，当表面层磨去过多时，其表面硬度会降低，这就需要进行重新淬火处理。采用这种传统方法进行修复，需要大型的导轨磨床和高频感应加热淬火设备，在缺少这些设备的条件下，传统工艺很难恢复机床导轨的精度。

（2）新的修复方案

采用先进的表面工程技术，则可以用较低的代价来实现高品质地修复缺损导轨。近年来，全军装备维修表面工程研究中心采用纳米复合电刷镀技术修复了300多台磨损的机床导轨，结合修复作业，进行了大量的工艺研究，并取得了良好的效果。根据导轨缺损情况，采用相应的表面工程技术，可以有效的解决导轨修复问题，如：可以采用微脉冲电阴焊技术修复机床导轨划伤，采用粘接工艺修复机床面缺损。在采用导轨磨削工艺修复机床导轨表层后，如果表层耐磨尾不能达到使用要求，可以使用电刷镀技术增强其耐磨性。

2 主轴组件旋转精度调整与维修

当主轴旋转时，由于种种原因，其旋转中心线位置随时间而变化，若用一条直线代表主轴理想的旋转中心线，实际旋转中心线与理想的旋转中心线的偏移量，称为主轴组件的旋转精度，亦可指机床在空运转时，主轴前端的径向跳动、端面跳动和轴向窜动的大小。

主轴组件的旋转精度主要取决于主轴、轴承和轴承锁紧螺母的制造精度及装配品质。在维修时，主轴及轴承锁紧螺母主要采用修复恢复其精度，而正确的装配方式是提高主轴旋转精度的重要环节。

2.1 主轴锥孔中心线的测量

机床主轴的加工精度直接影响到主轴组件的旋转精度，当主轴修复后，与其本身加工精度必定存在一定误差。可用主轴精度检测方法，测出主轴轴端锥孔中心线最大偏差，并作相应记号，记录其误差方向。

2.2 轴承的定向装配

轴承是主轴组件的重要组成部分，轴承装配的好坏直接影响旋转轴的径向跳动和轴向窜动精度，因此，要保证主轴的径向跳动和轴向窜动精度，除了要求主轴和轴承具有一定精度外，还必须采用正确的装配方法。

轴承的定向装配实质是根据误差补偿原则，将主轴链孔中心线的偏差(高点或低点)与前后轴承内环的偏差(低点或高点)置于同一轴向截面内，并按一定方向装配，从而补偿其误差，以提高主轴组件旋转精度。在前、后轴承内圈径向跳动和主轴锥孔中心线的偏差不变的条件下，不同的装配，主轴检验处的径向跳动量数值也不同(在装配前，应测量轴承内、外围的跳动量并记录其的误差方向)。

2.3 轴承锁紧螺母的调整

因主轴轴承锁紧螺母端面与其螺纹中心线的垂直度及螺纹齿的误差,在螺母拧紧后，很可能造成主轴弯曲及轴承内、外圈倾斜，这对主轴组件旋转精度有很大影响。所以，在拧紧螺母后，应测量其主轴旋转精度，找出径向跳动最高点，并在反方向180°处于螺母上作出标记。拧下螺母后，在作标记处修刮螺母结合面，再装上重新测量，直至主轴旋转精度合格为止。

3 主传动机械部分的改进

普通机床的主轴普通速，一般通过主轴齿轮箱实现多级普通速，并且变速睦一般还需由手工拉动拨叉来进行换档，为了满足各种加工要求，要使主轴从低到高获得多种不同转速。一般机械齿轮档数较多，使变速箱结构复杂，体积庞大，在运转过程中，尤其高速运转时，振动和噪声都较大，对零件的加工精度会产生不良影响，数控机床可以采用交流或直流电动机无级调速，并为扩大输出转矩，增加了2-4档齿轮减速。

对旧机床进行数控改造，可考虑采用交流变频调速，即仍然利用原主轴交流电动机，再配备上相应的变频器。而对于原主轴齿轮箱部分，应根据齿轮箱的结构和机械磨损程度，考虑改进或保留主轴齿轮箱，齿轮档数由于采用无级变速，可以减少变换档数，对于手动换档的，应考虑采用电气自动换档。一般在机床数控化改造再制造过程中，主要采用电磁离合器换档。对于要求实现每转同步进给切削的加工，如加工螺纹，还需要在主轴旋转的相应部位安装主轴旋转编码器。