普通车床数控化机械部分的改造设计分析

田波，张斌，王树业

（渤海石油装备钻井装备公司，天津 300000）

随着数控机床的普及，各加工企业也都开始重视对于机械部分的改造设计问题，将原来普通机床加工的流程都尽可能地安排到数控机床上来进行。在机械加工过程中车床是使用最普遍的工具，可以对多种工件进行加工，当前我国机械加工的水平随着工业生产水平发展在不断提升，逐渐增大生产规模对车床的生产效率也提出了越来越高的要求。数控车床是当前机械生产过程中代替传统车床的主要工具，但是相对于传统车床，数控车床的成本较高，许多中小企业无力承担。因此当前人们越来越倾向于对普通车床的机械结构进行改造的研究，从而实现节约成本和提升效益的双重目的。

1 普通车床数控化改造的必要性

相对传统的普通车床来说，使用数控车床可以对复杂的零件进行快速的加工，同时可以最大程度的提升机床的 加工效率，并且进一步的确保了零件的加工精度。必须承认的是通过数控机床加工出来的零件精度更高、光洁度更好、零件成品率高，并且使用数控机床还可以与自动线、机械手进行组合生成高效的自动化生产线，可以将多个分散的工序进行有效的集中，进一步的降低了零件在搬运过程中，所浪费的生产时间，同时还可以进行自主的故障警报，以及总线控制等，其不但降低了人工的成本，同时也减少了企业在人员和物资上的不必要的投入。同时伴随工业领域信息技术的不断提升，数控机床的核心地位也随之得到了有效的提高。由此可见，数控机床将是未来加工领域的主导设备。而相对普通车床来说，因为能够具有专业操作性的工人越来越少，并且工作效率相对低下，使得普通车床数控化机械部分改造的企业也开始不断增多。因此，对老旧车床数控化的改造必然将会持久进行下去。

2 普通车床数控化机械部分的改造设计要点

2.1 改造任务

随着各国经济的快速发展，使得现代化、自动化的技术被广泛的应用到各个领域当中，这对数控机床的改造来说更起到至关重要的作用，更为今后普通车床数控化机械部分的改造奠定了良好的基础。由于机床改造的时间和新机床相比，不但在制造时间上得到了缩短，而且在制造的时候也减少了成本的支出，从而有效提高了车床整体性的改造需求，实现普通车床数控化机械部分改造目的和意义。所以，机床的数控改造应用广泛，机床的改造是对机床机械、电器等部分的功能改进，提高机床的加工精度和自动化程度。同时，很多企业对老旧普通机床的数控改造，使得大部分的机床得到重新的使用，从而降低了设备的投入成本又保障了生产。此外，普通车床机械结构的数控化改造，对于工作效率更起到促进性作用，不但提高生产精度，还提高了生产的效率，使得各种工件更加精细化，可以生产出一些造型比较复杂的零件，扩大了车床的生产范围。经过数控化改造之后，车床的操作变得更加智能化，减轻了操作人员的工作强度，单人可以同时操控多台车床进行加工，从而提高了生产效率。

2.2 主动系统

为了扩大变速范围，实现加工过程中的自动变速，将原来的单速电机更换为多速电机，使机床性能更好。但由于多速电机的功率是随转速的变化而变化的，因此电机功率要大，而且还要增加一套电机变速系统。下面介绍改造设计的方法和步骤：拆除主轴传动链、挂轮，通过对主电动机的变频调速实现机床主轴的无级调速。例如，经济型数控车床上加工螺纹或丝杠，必须在主轴末端安装主轴脉冲编码器作为车床主轴位置信号的反馈元件，它与车床主轴同步转动，把主轴转角位置变化信号送到数控系统。数控系统按照所需加工的螺距进行计算处理，对机床进行纵向或横向的控制运转，实现加工螺纹的目的。

2.3 步进电动机

步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。它和普通电机最大的区别是一旦脉冲消失，电机就停止，而普通电机失电后，还要考虑制动问题。随着数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。它的主要特性是，必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度来进行转动，并且在转动的速度上与频率也是一致。此外，步进电动机不但可以随时启动，还可以做到急速停止，而且在操作过程中还便于改变转动的方向，具有很强使用性能。

2.4 刀架改造

刀架的改造是实现数控加工改造的关键，一般情况下至少需要四种不同的刀具来实现相对复杂的加工。因此将原来的手动刀架和小拖板拆除，安装自动回转数控刀架。回转数控刀架重复定位精度比较高，性能也比较可靠。刀架定轴上有四个霍尔开关和永久磁铁，能够精确获取刀架的到位信号，实现高精度的定位。

2.5 溜板箱改造

在对以上机械结构改造完成之后，最后要对车床溜板箱进行改造，将原来的溜板箱拆除，然后把新的溜板箱安装到改造完成的滚珠丝杠上。同时要改造整体的润滑结构，确保车床的稳定运行。整个机械结构改造完成后，要对车床的运行性能进行检验，主要包括传动性能、主轴进给性能以及车床运行过程中噪声的大小等。相关性能的监测要分别在空载荷负载状态下进行，确保各项基本操作能够实现数控化。

2.6 滚珠丝改造

滚珠丝杆是由滚珠、丝杆主体、回型珠管等组成，其主要作用是将机床床鞍的回转行动转变成为直线的行动。因此，在进行改造的过程中，采用滚珠丝杆可以有效的提升普车的进给效率，让普车的保持进给更加的顺畅和平稳。同时因为滚珠丝杆在行驶的过程中，振幅较小，因此其不会受到太大的阻力。但是必须说明的是，在进行改造过程中，需要对丝杆的直径、长短，以及厂家进行严格的筛选，尽量防止出现采购完，但在改造的时候却无法正常使用。

3 结语

综上所述，现如今普车改造数控已经成为普通车床发展的一个必然趋势，因此如何能够将此工作进行至最优、最好，就是广大机床制造者必须深刻思考的问题，本文就改造过程中的一些具体流程和检测事项进行了介绍，希望通过本文论述可以对普通车床数控化改造，起到一定的帮助作用。现阶段加强普通车床机械结构数控化改造，可以更好的发挥老旧设备的潜在价值，提高企业的经济效益。