普通金属切削机床数控化改造探讨

王信 伍倪燕 李新

摘 要：本文首先介绍了普通金属切削机床数控化改造的必要性，侧重介绍了普通金属切削机床数控化改造的主要内容，包括数控化改造的整体经济性评估、数控控制系统的遴选、主要机械控制部件数控化改装、主轴控制系统和伺服系统改造。最后简要介绍了普通金属切削机床数控化改造的一般步骤和数控化改造的现实意义。

关键词：普通机床；数控化；改造

机床（英文名称：machine tool）诞生于17世纪中期，机床是利用金属切削原理将金属毛坯件加工成机械零件的机械加工设备，通俗讲机床就是制造机器的机器，又称其为“工作母机”或“工具机”。

机床的先进化程度和自动化水平是机械制造工业的基础，肩负着为国民经济和国防工业提供现代化技术装备任务。以机床为基础的机床工业技术水平很大程度上标志着一个国家的工业生产能力和科学化水平。

1 普通金属切削机床改造的必要性

普通金属切削机床是利用待加工件与刀具之间的相对运动完成对毛坯件的机械加工，是我国机械制造领域、国防工业和机械制造发展进程中使用最多的一类机床。

普通金属切屑机床种类繁多，分类复杂，若按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。

到21世纪的今天，随着信息技术、计算机技术、网络技术和机电一体化的高速发展，伴随着加工方式的改变以及企业转型升级需要，普通金属切削机床的使用范围越来越窄，零件加工受限制条件越来越多，无法加工形状复杂零件，自动化程度不高，加工精度难于保证等方面的缺陷尤为明显，如何将对现有的普通金属切削机床进行数控化改造，更好的满足生产、教学、研究的现实需要，提升普通金属切削机床的使用范围和设备利用率，仍然是摆在众多生产企业、学校学院和研究机构面前的一个课题。

同时，对普通金属切削机床进行数控化改造后还有利于提高机床的使用范围，提高加工精度和加工产品的稳定性；有利于扩大加工零件范围，能加工单件、中小批量生产和加工形状较为复杂的零件等；有利于节约企业生产成本，减少劳动时间，提高生产效率；有利于降低人为操作的影响，减轻工人劳动的强度。

2 普通金属切削机床数控化改造内容

普通金属切削机床的数控化改造内容主要包括三个方面。

1）对普通机床数控化改造的经济实用性评估。主要包括机床的结构、性能、功能、加工精度、基本部件、主要结构件、驱动系统和刀具系统等方面的比较分析。

从生产实际、可行性和现实可操作的角度出发，结合实际，开展调查研究，分析机床自身价格和数控化改造价格比较，分析改造所需资金投入的比例是否合理。

2）机床机械部件上的改装。主要包括机床导轨精度修复，根据精度要求合理选择滚珠丝杆或滑动丝杆。特别注意防止硬质颗粒状杂物进入滑动面损伤导轨。机床主轴箱传动部件改造，选择的齿轮传动应该较好满足数控机床的传动要求，确保传动精度达到要求。

另外还有机床进给系统机械传动部件改造以及车床刀具装夹机械改造等等。

3）机床电气控制系统上的改造。主要是基于PLC技术的控制系统改造。包括主轴驱动系统改造、伺服系统改造和刀架电动机控制线路系统改造等。

3 普通金属切削机床数控化改造一般步骤

1）通过前期调查研究，明确数控化改造目标的任务。主要阐述机床数控化改造的原因，分析机床数控化改造后的功能，改造成本分析比较。

2）数控化改造总体方案设计。主要包括数控系统的类型遴选，机械部分总体改造思路、电气部分总体改造思路。

3）数控化改造设计计算。主要包括机械部件改造所需的设计计算依据和结果。选用部件的具体型号、绘制装配图。

4）数控化改造中的部件制造、安装。主要包括改造机床的制造、机械零部件的制造和安装。

5）数控化改造后功能调试和系统完善。主要包括动力传输系统、控制系统和进给系统的功能调试以及运行数据的完善。

4 普通金属切削机床数控化改造的现实意义

1）资金压力小，节约成本。机床数控化改造与数控机床新购相比可节约60%左右的费用，对大型机床数控化改造及特殊设备更加明显。

2）资源利用率高，设备环境改造小。机床的数控化改造可利用现有的地基、厂房和线路。

3）性能稳定可靠。原机床在使用中，精度已达到要求，经过数控化改造后精度利于保证。

4）生产效率高。机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比原机床高3—5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。

参考文献：

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作者简介：

王信（1981-），男，硕士，助教，数控兼职教师，主要从事机械制造技术、机械制造装备设计、机械设计基础等课程的教学及车床改造、机电一体化等研究開发工作。