旧机床数控化改造中的机械精度控制

黎世辉+王囡

摘 要 近些年来，世界各国对资源节约相关工作的重视程度不断提升，如何利用更少的资源消耗、更轻的污染程度、更小的人力资源配置和更短的工作时间创造更多的社会财富和更大的经济效益成为了世界各国政府不断努力的方向。机械生产领域是降低工业成本的一个重要方面，文章探讨机床改造中几个重要部件的改造方式，为提高旧机床数控改造后的精度值提供了一个方法。

关键词 机械精度；旧机床；机床改造；数控机床

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0043-01

随着我国加入世界贸易组织后，与世界各国的交流日益增加，对资源的重视程度也不断提升。在工业生产中，如果能够对废旧机床实现成功的改造意味着能够大幅度的降低生产成本，创造更加丰厚的经济效益。为了保证改造后的机床与一般机床生产的零部件在质量上尽可能的相同，以实现数控机床的成功改造，提高机床的精准度是关键，主要是要提高机床在机械精度、运动精度、和控制精度三个方面的品质和质量。因此，在改造和翻修旧机床时，必须重点恢复旧机床的机械加工精准度。机床轨、小滑板，主轴组件以及主传动机械部分是机床的关键部分，为了提高旧机床加工的精度，必须重点关注这三个部分的加工修复和维修改进。

1 对机床轨、小滑板的加工修复

在机床的工作过程中，机床导轨和小滑板的磨损程度较高，是影响机床使用寿命及精准度的一个重要原因，因此最大程度的修复机床轨和小滑板是在旧机床数控改造中提高机械精度工作的重点。

1.1 传统修复方法

数控机床的轨道的材质一般为铸铁，传统数控机床改造时为了恢复机床的精度往往采用重新打磨的方式。然而由于在机床原始加工过程中，为了增加机床轨道的耐磨性和坚硬程度，主要采取的方式是淬火处理。当机床二次加工时，淬火过后的表面被打磨掉，机床轨的坚硬度也随之而降低。为了重新恢复硬度，需要重新进行淬火处理，但是淬火设备体积较大，成本较高，一般使用机床的生产厂家难以提供这样的装置，因此传统的修复方法难以满足大范围旧机床改造后提高其机械精度的要求。

1.2 新的修复方案

如何采用一种新的方式代替传统打磨、重新淬火的改造方式成为了近些年来机床改造领域专家和工作人员的目标。在经过大量的工艺研究、实验室试验及实际生产操作后，纳米复合电刷镀技术的效果凸现出来，成功的修复了数以百台的旧数控机床，并大幅度的提高了其机械精度。纳米复合电刷镀技术是使用脉冲电刷焊技术，并结合粘结工艺，通过修复机床导轨和小滑板上的旧划痕来恢复其光滑程度，并且增强了耐磨程度。其中脉冲电刷焊技术的主要作用是增强改造后机床的耐磨性。

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

在加工过程中必然存在一定的修复误差，加工主轴时的精准程度直接形象到主轴相关组件的精度。可以采用实时测量的方法，即测量并记录出轴维修时的偏差值，并及时调整，确保主轴相关组件维修过程中的误差值降低至最小程度。

2.2 轴承的定向装配

轴承是机床的最重要的元件之一，是主轴的重要组成部分。轴承关系着旋转轴的径向跳动和轴向窜动的误差值。正确的主轴装配方式是确保旧机床数控改造后的机械精度的关键步骤。轴承的装配要按照一定的顺序进行。首先是要将主轴链孔中心线和前后轴承内环安装至同一个水平线上，确保其横截面位于同一个轴向，减少误差值；其次是要在装配主轴前，测量好轴承内外的跳动量，并及时记录在案，为接下来的安装奠定基础；最后要根据主轴轴承不同的装配需要确定不容的径向跳动量数值。由于机床在运行过程中存在一定的跳动，因此以上所述的步骤在安装过程中还要根据不同的变化做出调整，根据主轴各个元件跳动的最高值和最低值、最高点和最低点确定出一个平均值，以此作为基数定向装配。

2.3 轴承锁紧螺母的调整

矫正螺母的差值是提高机床改造精度的又一方面。由于螺母内圈存在螺纹，因此每个螺母在拧紧后会存在一定的差值，可能会造成轴承存在些许倾斜和误差。矫正这个差值可以通过拧紧螺母后修正偏差值的方式将误差值降至最小。具体的操作方法是，首先将主轴轴承的螺母拧紧，测量是其偏转的差值，并在螺母上标记出偏差的具体位置；其次将螺母拧下，在做出标记的位置按照记录的偏差值打磨修正；然后再将螺母拧紧重新测量偏差值。通过反复重复这个过程直至主轴的旋转精度达到标准为止。

3 主传动机械部分的改进

机床的速度控制一般通过主轴齿轮箱和手工拉动拨叉来实现。主轴齿轮箱能够实现普通速度的控制，手工拉动拨叉控制的是变速。不同的加工零件对机床主轴的速度有着不同的要求，因此在改进旧机床时需要保证机床的主轴能够满足不同转速的要求。一般情况下，机械齿轮是控制机床变速的重要零件，由于机械齿轮的档数数量很大，因此变速箱的体积也相应的十分庞大，在加工的过程中，齿轮由于飞速的旋转在产生巨大工业噪音的同时，也由于其体积和质量过于庞大，使得运转过程中的偏移很大，对机床整体偏移产生很大的影响。在改造过程中可以通过改变电流控制的方式增大输出的转矩，如采用交流或者直流电动机来控制机床的变速。

另外还可以考虑在使用原有主轴交流电动机的基础上，增加一个变频器，通过交流变频的方式调节速度。针对机床的齿轮箱，可以根据齿轮的磨损程度来判定是否需要更换齿轮来提高运转精度。如无需更换，可以考虑减少需要变换的档数，并将手动变速的设备更换为电气自动换挡的设备。

4 结束语

提高旧机床数控改造后的机械精度过程中需要面临的问题千变万化，改造方式也是多种多样，具体采用何种方式一方面需要操作人员不断学习专业技术知识、积累相关的经验，另一方面还要根据具体的情况灵活判断，通过综合应用多种技术手段，达到数控机床改造的精度标准。

参考文献

[1]朱琳.数控机床误差分析及其补偿技术[J].科教文汇：下旬刊，2010（2）：98-101.

[2]陈华.浅谈数控机床加工精度异常故障的诊断和处理方法[J].职业，2010（5）：81-82.endprint