数控机床改造范文

导语：如何才能写好一篇数控机床改造，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】数控；机床；数控化改造；特点和方法

1 机床数控化改造分析

一台旧设备使用到一定年头后，必然会故障频繁发生、维修困难、生产效率降低、加工精度不稳定、甚至完全停机。对这样的设备是采取彻底报废、还是经过中大修数控改造？做出这种决定之前，首先要对现有设备的剩余使用价值作出评估。例如一台加工中心，主要构成的机电部件有：①CNC系统及操作子系统；②伺服系统(包括电动机)；③机床电气；④机械本体(床身、立柱、导轨和丝杠等)；⑤刀库机械手系统；⑥自动工作台交换系统(APC)等。每一个子系统根据实际情况，都可以作出相应剩余使用价值评估。例如根据伺服系统的磨损程度，如果继续留用，应考虑整修后还有50％以上剩余价值；但考虑到新更换数控系统的匹配及追求好的伺服特性，即使旧的伺服系统没有完全损坏，或预计继续使用寿命不会太长，也可考虑彻底更换。机械部件的剩余价值一般都占较高比例，多项工程实践表明，一台高质量机床的机械大件磨损是有限的。例如改造过的70年代美国卧式加工中心，X方向行程1台为1.5m、1台为2.5m，导轨的直线度和扭曲都能调整到0.008mm/1000mm，导轨本身没有进一步修磨。机械手刀库部件易损件集中在几个零件上(如手爪、插销等)，即使重新更换花费也不多，因此机械部件都占有较高剩余价值。

2 数控机床改造的特点

2.1 投资额少、交货期短同购置新机床相比,一般可以节省60 % - 80 %的费用,改造费用低,特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造,只是新机床购置费用的1/ 3 。即使有些特殊情况,如高速主轴、托盘自动交换装置的制造与安装过于费工、费钱,改造成本也高2 - 3倍,但与购置新机床相比,也能节省投资50%左右。另外可以根据实际情况进行针对性的改造，交货期缩短。

2.2 机械性能稳定可靠 所利用的床身、立柱等基础件都是重而兼顾的铸造构件,而不是那种焊接构件,改造后的机床性能高、质量好,可以作为新设备继续使用多年。

2.3 熟悉了解设备、便于操作维修 购买新设备时,不了解新设备是否满足其加工要求。改造则不然,可以精确地计算出机床的加工能力,另外,由于多年使用,操作者对机床的特性早已了解,在操作使用和维修方面培训时间短,见效快。改造的机床一安装好,就可以实现全负荷运转。

2.4 可采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度,及时地提高生产设备地自动化水平和效率,提高设备和档次,将旧设备改成当今水平的机床。充分利用现有的条件可以充分利用现有地基,不必像购置新设备时那样需要重新构筑地基。因此可节约费用,降低改造成本,同时也可缩短生产准备周期。

3 提高数控机床改造精度的常见方法

数控机床在设计上要达到高的静动态刚度,运动副之间的摩擦系数小、传动无间隙、功率大、便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求,还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求,才能获得预期的改造目的,常见的机床改造方法如下：

3.1 修复机床导轨精度

导轨的作用是导向与承载。导轨在空载和在切削条件下运动时,都应具有足够的导向精度。是机床几何精度的基础,所以,机床在改造时,为了达到预期的精度要求,往往必须修复导轨精度。对不同形式导轨,大概修理方法如下:

3.1.1 使用环氧型耐磨导轨涂层修复导轨精度:工作台导轨的涂层,就是床身导轨的拓印,它的配合精度必然很高,简化了工艺,缩短了制造周期。应用于机床改造更为便利,效果显著。

3.1.2 铸铁导轨:铸铁导轨的精加工是用刮削的方法得到的,刮研显点为18 ―25 点/ 平方厘米,同时,必须保证的可靠性。这样才能尽可能的减小摩擦,以及对位置控制精度的影响。

3.2 恢复主轴精度

主轴是主轴组的重要组成部分。机床工作时,由主轴夹持着工件或刀具直接参加表面成形运动,对加工质量和生产率,有重要影响。所以,改造时必须修复主轴的精度。对于精度超差的主轴拆卸以后应对其进行全面检查,以便确定修理方案。但大多需要更换主轴轴承、重新调整轴承的间隙调整和预紧。调整后应进行温升实验,温升超过规定值,应减少预紧量。当主轴轴承重新装配好后,用千分表和标准检验棒,检查主轴锥孔中心线是否和主轴的回转中心重合,如果相差较大,则必须用专用的磨头,重新磨削主轴锥孔,使其回转中心同主轴的回转中心完全重合。

3.3 修复或更换滚珠丝杠

丝杠传动直接关系到传动链精度，滚珠丝杠作为当代数控机床进给的主要传动机构,以其长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙等显著特点而得以广泛应用,成为各类数控机床的重要配套部件。基本上现代的数控机床都采用了滚珠丝杠,但在改造时,一定要恢复其传动精度,或干脆更换新的或更高精度的滚珠丝杠,只有这样才能保证改造后的定位精度,尤其是在半闭环系统中,丝杠不仅要起到传动作用,还要起到标尺的作用,编码器只是测量丝杠的转数,至于工作台实际行走的距离,相当于开环,只能靠滚珠丝杠本身的精度保证。

3.4 利用精密仪器检测机床精度

可以结合具体的机床改造过程,利用先进的激光干涉仪测量系统,对机床的定位精度进行测量,并利用球杆仪快速检查机床精度,诊断误差来源,自动分析机床精度状态,检查出反向间隙、垂直度、直线度、周期误差、伺服不匹配、传动链磨损等,根据检测结果,进行必要的分析,再结合资金投入、新技术应用等因素确定必要的改造、修理方案。在调整机床参数时,尤其是伺服驱动参数,可根据球杆仪的检测结果,进行系统优化,使机床参数更合理,系统更稳定。在改造完成后,利用激光干涉仪对定位精度进行测量,并根据情况进行适当的补偿,可以大大提高机床的定位精度和加工精度。

3.5 减少传动环节的间隙

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度,数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动,因而改造时,机床主要齿轮必须满足数控机床的要求,以保证机床加工精度。如果进给传动系统中有蜗轮蜗杆传动,一定要注意,调整好反向间隙,否则,很可能直接影响机床性能。另外,如果进给传动系统中有同步齿形带,也必须进行适当的调整或更换,尤其是在采用半闭环系统中,若此部分不在控制环内,将直接影响机床的定位精度。

篇2

（一）有利于推动数控机床的现代化水平

我国企业对数控机床的认识和应用还存在极大的局限性。只有实现机床数控化的改造，才能真正的发挥它在企业现代化生产制造中的作用，真正提高企业的生产效率，提高我国的工业化水平。

（二）数控机床具有极大的市场需求

数控机床改造的成本与它带来的企业生产的极大经济效益相比，改造成本低。机床改造主要就是对原有的机床的结构进行改造和设计，使它能够提高工作的效率，达到理想状态。随着企业对机床在生产制造中的认识不断加深，对数控机床的需求不断增加，使得数控机床的改造具有很大的市场需求和发展空间。

（三）数控机床改造的优势分析

1.节约企业成本。数控机床的改造与购置新的机床设备相比，至少可以节约50%的成本，特别是对于大型的现代化设备而言，这种成本的差距会更加明显，旧机床的升级改造只需要购置新成本的1／4。即使要对旧机床进行彻底的升级改造，其成本也不会超过购置新机器费用的70%，而且可以节省运费等附加成本。2.机器性能稳定。旧机器经过长期的磨合，不会因为不适应而影响零件制造的精度。而且购置新的机器，需要占用一定的地基，也需要雇佣专业的人员进行操作，企业内部员工在机器的操作使用上需要一段时间适应，大大降低了企业生产效率，影响了企业生产的成本。3.极大发挥机床的工作效率。机床经过数控改造后，可以在原有基础上实现加工零件的自动化和精准化，而且工作效率是原来的4—6倍。在零件制造上，可以充分实现现代信息技术和机械制造的紧密结合，提高零件的精密度，减少人工费用。更重要的是升级后的数控机床可以智能识别机器故障，提高了工作的安全性，减少了工人检修的费用和时间。特别是对于难度系数大的零件而言，效率会更高。同时还减少了组装费用，缩短了企业生产的周期。

二、数控机床的改造措施

当前，在我国企业当中，数控机床的运用十分广泛，它能够大大提高工作效率。随着人们对机床认识的不断加深，数控机床的改造有了广泛的市场需求。前文已经对数控机床的改造进行了现实意义的分析，通过对数控机床的升级改造既可以节约企业成本，同时也能够为企业带来可观的经济效益。为此，必须进行数控机床改造的实践探索。

（一）考虑数控改造投的资费用。在数控改造之前，必须对数控改造的费用进行严格预算，同时要对改造后的工作性能进行评估。对于改造后，它能够加工的零件的种类和数量进行综合考量，还要对它加工零件的光滑程度和质量进行实验，这些都会影响到数控机床的水平。根据我们掌握的机床的技术状况进行科学分析，在此基础上才能够保证数控机床的改造能够产生经济效益。

（二）注重数控系统和驱动单元的选择。数控机床的核心就在于数控系统，而机床加工的精密程度则取决于驱动单元的功能发挥状况如何。数控机床的系统和启动单元的水平直接决定了数控机床性能的高低。旧的机床控制部分采用的是三行数码管显示，驱动是步行电动机控制，系统分辨率低。这种落后的配置系统使得机床的整体功能下降，机床的精准度、可靠性都受到了影响。所以在旧机床的改造上必须考虑数控系统和驱动单元。从技术层面来讲，日本的高档数控机床产品性能好，但费用高达8万，成本太高，所以应该采用国产的KND数控系统和日本松下的驱动系统。既保证了性能，又节约了成本。

（三）注重对旧机床的创新设计虽然国产的KND数控系统比较完善，但系统功能以外的其他控制系统，需要进行人工设计和改造，实现机械制造和数据管理的融合，最大限度地提高数据机床的运作效率和水平。例如，在机床上的Z轴中，增加了刹车功能，这样可以避免机床断电后，主轴箱滑落对机床和工件造成的损失。还有就是需要重新设计系统，系统作为机床的必备功能，可以用智能的油路代替原有的手动，并且在机床内油过少时有智能提示系统。设置特有的刀具拆卸系统，当前，很多大型机床采用的是气动方式装置刀具，虽然拆卸方便，但制作成本高，而且还对气压有严格要求。而电动式的装卸刀具，不仅可以通过电动机提供动力，降低成本，还可以通过感应开关来确保主轴上刀具的松紧状况。使刀具更换更加安全可靠。

（四）普通机床刀架改造普通机床的刀架的滑动由两部分组成，包括平行方向和垂直方向的移动，这两个方向的滑动就保证了刀架课一随意移动，但是刀架的移动的有效范围比较小，所以应该确保刀具的移动空间。1、导轨方向的改造：导轨方向的驱动由丝杆完成，当传统车床上的溜板箱的手柄到达自动走刀的位置时，驱动位置开始运行，引起齿轮的转动，最后经过丝杠驱动完成了这一方向的走刀过程。在动力的提供上，可以选择由步进电机—电机转抽——以及齿轮——二级齿轮——丝杠——溜板箱，通过此程序完成导轨方向的供给。2.水平和垂直方向的改造。原有的手柄设置不合理，影响了车床的工作效率，在零件加工上动力不足，所以在保留原有位置的基础上，再添加一个步进电机，把电机轴与传统的丝杆进行连接。

（五）对步进电机的控制的选择。从导轨的垂直方向和平行方向进行综合改造，这样既确保了刀具工作的有效范围，同时在选择方向的也要确保对两个方向的动力进行控制。对步进电机的控制，有很多的选择方案。例如单片机、微机、工业PC机等等。但综合考虑体积、耗能和成本，应该选为单片机。单片机的控制可以减少干扰，能够提高数据传递的速度。但随着和数控机床改造的能力不断加强，当前的单片机种类多，功能丰富，所以在选择上要慎重。

三、小结

篇3

关键词：数控；机床；精度

中图分类号：TG659 文献标识码：A

我国的数控技术来自外国。随着时间的推移，一些租来的设备达到了使用年限被迫召回。另外一些年久失修失去了使用效力。处于停机状态，实际上占用了空间也浪费了时间。这些机床实际损坏的程度不大，但是由于远离原配件单位而找不到相应的配件方式，而无法完成工作。因此应当想出新的解决办法。现在，用先进的系统改装现有的设备是一个不错的选择，花费上在几十万元左右，就能将其改造成为较为先进耐用的机器，由于省却了很多制造工艺，所以节省了大量成本，通常能省下70%左右。所以对我国现行状况来说，数控改造是一项利国利民、省时省力的工作，能够适应现阶段的发展要求。本文将新的改造技术与旧的机床基础相结合的方法及注意的要点给出了描述。

1 数控机床改造的特点

对于机床的数控改造之所以普及的这样快，是基于下列几种优势特点的存在。

1.1 花费少，工期短，能节省大量费用，越是大的机器在花费的数字差额上就更为巨大。以大型的机器为例，改造的完全花费比起全新机器的购买省下了1/3，并且完工时间很快，即使是改造技术不合格，零件更换花费较大。超过了额定花费的三倍以上，从总数上来说还是低于新买机器的。能节约1/2左右。

1.2 构造可以支持稳定使用

机床身体和支架等从重量上以及构筑上都较为稳定，比起焊接而成的构架有更高的稳定性，能够有较强的使用寿命，坚固耐用。

1.3 一台新的机器出现了之后需要较长时间去观察和适应它的性能

而改造过的机器由于从前经过使用，而后期改造又摸清了其各部分的性能，所以后来使用上手速度较快，维护和检查都能直达要害。完成修理，因此此类机床一经完成工作就立马能实现良性运转，这也是选择原因之一。

1.4 根据新技术发展的速度来判定选用技术的种类

有效地完成设备程序化自动化的过程，翻新创新能力，把老旧闲置的机器改装后变成具有新能力的机器。对于现存的物质条件可以利用起来，不必更新地基，以及完全可以用旧有设备代替的，通过这样的手段不但可以减少花费，也可以减少时间，缩短成品周期。

1.5 通过仪器的精密性来使零件与零件之间的尺寸差异减少

通用性好，并且合格程度好，便于安装，为后期工作节省时间。采用较为经济的方法能够提升3倍到7倍的工作效率。对于型号越大，技艺越复杂者效率越突出。并且对人工劳动来说也有好处，可以增强工人提升自我水平的意识，传播新的技艺思想，使得人员从体能型工作者转变成脑力型工作者。

2 提高数控机床改造精度的常见方法

数控机床在设计方案中应当体现出对材料的要求。贴合度好，起转稳定，这样的机器无论在运行还是修理时都较好操作，数控设计问题应当以上述条件为准。并对设备中不符合细节的部分进行调整，进而带来较为有效的改造成果，以下是具体的机床改造方案：

2.1 修复机床导轨精度

导轨的作用是导向与承载。导轨在空载和在切削条件下运动时,都应具有足够的导向精度。是机床几何精度的基础,所以,机床在改造时,为了达到预期的精度要求,往往必须修复导轨精度。对不同形式导轨,大概修理方法如下:

2.1.1 使用环氧型耐磨导轨涂层修复导轨精度

工作台导轨的涂层,就是床身导轨的拓印,它的配合精度必然很高,简化了工艺,缩短了制造周期。应用于机床改造更为便利,效果显著。

2.1.2 铸铁导轨

铸铁导轨的精加工是用刮削的方法得到的，刮研显点为18-25点/平方厘米，同时，必须保证的可靠性。这样才能尽可能的减小摩擦，以及对位置控制精度的影响。

2.2 恢复主轴精度

主轴是主轴组的重要组成部分。机床工作时，由主轴夹持着工件或刀具直接参加表面成形运动，对加工质量和生产率，有重要影响。所以，改造时必须修复主轴的精度。

对于精度超差的主轴拆卸以后应对其进行全面检查，以便确定修理方案。但大多需要更换主轴轴承、重新调整轴承的间隙调整和预紧。调整后应进行温升实验，温升超过规定值，应减少预紧量。

当主轴轴承重新装配好后，用千分表和标准检验棒，检查主轴锥孔中心线是否和主轴的回转中心重合，注意零件的贴合程度，符合文件上的给出的数值，出现偏差较大的情况选用质量较好的磨头来进行打磨锥孔，直到二者能够紧密贴合工作为止。

2.3 修复或更换滚珠丝杠

随着现代科技的发展，机械制造业正不断面临着高速度、高精度等新的挑战。滚珠丝杠作为当代数控机床进给的主要传动机构，以其长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙等显著特点而得以广泛应用，成为各类数控机床的重要配套部件，并己实现了标准化、通用化和商品化。基本上现代的数控机床都采用了滚珠丝杠，但在改造时，一定要恢复其传动精度，或干脆更换新的或更高精度的滚珠丝杠，只有这样才能保证改造后的定位精度，尤其是在半闭环系统中，丝杠不仅要起到传动作用，还要起到标尺的作用，编码器只是测量丝杠的转数，至于工作台实际行走的距离，相当于开环，只能靠滚珠丝杠本身的精度保证。

2.4 利用精密仪器检测机床精度

可以结合具体的机床改造过程，利用先进的激光干涉仪测量系统，对机床的定位精度进行测量，并利用球杆仪快速检查机床精度，诊断误差来源，自动分析机床精度状态，检查出反向间隙、垂直度、直线度、周期误差、伺服不匹配、传动链磨损等，根据检测结果，进行必要的分析，再结合资金投入、新技术应用等因素确定必要的改造、修理方案。在调整机床参数时，尤其是伺服驱动参数，可根据球杆仪的检测结果，进行系统优化，使机床参数更合理，系统更稳定。

在改造完成后，利用激光干涉仪对定位精度进行测量，然后，根据情况进行适当的补偿，可以大大提高机床的定位精度和加工精度。

2.5 减少传动环节的间隙

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。

如果进给传动系统中有蜗轮蜗杆传动，一定要注意，调整好反向间隙，否则，很可能直接影响机床性能。不然直接导致功能失效。此外，在不是完全闭合和开放的系统内部应当注意完成零件的更换，必须保证其能够在控制环内部。否则将会使精度大大下降。

结语

本文总结了数控改造技术的优点以及在我国的应用前景，并提出了有效的整改方案和措施，为了达到完美的改造效果，应当选用高品质的部件，但可能产生价格提升，这要考虑到具体情况来选择，文章对机床的整改方法较为系统地提出方法，用于实践，成效较好，望相关单位参考注意。

参考文献

[1]沈军.数控机床改造方案的选择[J].数控设备网，2005，(4):25-26.

篇4

【关键词】数控机床精度

【中图分类号】TG659 文献标识码：B 文章编号：1673-8500（2013）03-0032-02

前几年，我国很多单位从国外引进了很多中高档数控机床，有的服役期满，有的不能正常工作，处于闲置，造成巨大资源浪费。这些机床共同之处在于机械部分基本完好，精度较高，主要是由于数控系统出现问题而又难以购置配件，不能满足正常生产的需要和现代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用进口数控系统对现有数控设备进行数控化改造，只需几十万元就能发挥现有设备的作用，而购置一台新的同性能的数控机床则需要几百万甚至上千万的资金，因此，对我国来说数控机床的数控化改造具有明显的经济效益与社会效益，非常迫切。文章基于此在论述了数控机床改造特点的基础上对于常见的提高数控机床改造精度的措施进行了较详细的阐述。

1 数控机床改造的特点

数控改造技术在机械加工行业中的应用越来越广泛，这主要是由于数控改造有以下几方面突出特点和优点：

1.1投资额少、交货期短同购置新机床相比，一般可以节省60%一80%的费用，改造费用低，特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只是新机床购置费用的1/3，交货期短。即使有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制造与安装过于费工、费钱，改造成本也高2—3倍，但与购置新机床相比，也能节省投资50%左右。

1.2机械性能稳定可靠所利用的床身、立柱等基础件都是重而兼顾的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。

1.3熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时，不了解新设备是否满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床地加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。

1.4可采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备地自动化水平和效率，提高设备和档次，将旧设备改成当今水平的机床。充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购置新设备时那样需要重-新构筑地基。因此可节约费用，降低改造成本，同时也可缩短生产准备周期。

1.5提高产品质量和工效可以解决复杂零件的加工精度控制，加工的产品尺寸一致性好、合格率高、废品率的、生产效率高。如经济型数控机床，一般可提高工效3 7倍。对复杂零件而言，难度越高，提高的工效越明显。此外还可以减轻工人的劳动强度，提高工人素质促进科技成果的普及和应用，为“体力型”向“智能”转变创造条件。

2 提高数控机床改造精度的常见方法

数控机床在设计上要达到高的静动态刚度，运动副之问的摩擦系数小，传动无间隙，功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的，常见的机床改造方法如下。

2.1修复机床导轨精度

导轨的作用是导向与承载。导轨在空载和在切削条件下运动时，都应具有足够的导向精度。是机床几何精度的基础，所以，机床在改造时，为了达到预期的精度要求，往往必须修复导轨精度。对不同形式导轨，大概修理方法如下：

2.1.1使用环氧型耐磨导轨涂层修复导轨精度：工作台导轨的涂层，就是床身导轨的拓印，它的配合精度必然很高，简化了工艺，缩短了制造周期。应用于机床改造更为便利，效果显著。

2.1.2铸铁导轨：铸铁导轨的精加工是用刮削的方法得到的，刮研显点为18-25点/平方厘米，同时，必须保证的可靠性。这样才能尽可能的减小摩擦，以及对位置控制精度的影响。

2.2恢复主轴精度

主轴是主轴组的重要组成部分。机床工作时，由主轴夹持着工件或刀具直接参加表面成形运动，对加工质量和生产率，有重要影响。所以，改造时必须修复主轴的精度。

对于精度超差的主轴拆卸以后应对其进行全面检查，以便确定修理方案。但大多需要更换主轴轴承、重新调整轴承的间隙调整和预紧。调整后应进行温升实验，温升超过规定值，应减少预紧量。当主轴轴承重新装配好后，用千分表和标准检验棒，检查主轴锥孔中心线是否和主轴的回转中心重合，如果相差较大，则必须用专用的磨头，重新磨削主轴锥孔，使其回转中心同主轴的回转中心完全重合。

2.3修复或更换滚珠丝杠

随着现代科技的发展，机械制造业正不断面临着高速度、高精度等新的挑战。滚珠丝杠作为当代数控机床进给的主要传动机构，以其长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙等显著特点而得以广泛应用，成为各类数控机床的重要配套部件，并己实现了标准化、通用化和商品化。基本上现代的数控机床都采用了滚珠丝杠，但在改造时，一定要恢复其传动精度，或干脆更换新的或更高精度的滚珠丝杠，只有这样才能保证改造后的定位精度，尤其是在半闭环系统中，丝杠不仅要起到传动作用，还要起到标尺的作用，编码器只是测量丝杠的转数，至于工作台实际行走的距离，相当于开环，只能靠滚珠丝杠本身的精度保证。

2.4利用精密仪器检测机床精度

可以结合具体的机床改造过程，利用先进的激光干涉仪测量系统，对机床的定位精度进行测量，并利用球杆仪快速检查机床精度，诊断误差来源，自动分析机床精度状态，检查出反向间隙、垂直度、直线度、周期误差、伺服不匹配、传动链磨损等，根据检测结果，进行必要的分析，再结合资金投入、新技术应用等因素确定必要的改造、修理方案。在调整机床参数时，尤其是伺服驱动参数，可根据球杆仪的检测结果，进行系统优化，使机床参数更合理，系统更稳定。

在改造完成后，利用激光干涉仪对定位精度进行测量，然后，根据情况进行适当的补偿，可以大大提高机床的定位精度和加工精度。

篇5

关键词：数控化改造；数控系统；伺服系统

机床数控化改造有多种方案，机床类型不同，改造的内容也不同，所以机床改造内容并非一成不变，而要根据实际情况选取合适的方式，以使普通机床数控化改造后的性能与新的同类数控机床相近或相同。同时，在机床数控化改造完成后，还应注意培训数控机床的操作人员和编程人员，以使改造后的数控机床能够尽快发挥作用。

1、改造数控机床的因素分析

数控机床的使用提高了机床加工生产的效率。普通机床进行数控化技术改造后可以实现零件加工自动化；其次，零件加工性能更加稳定安全更加可靠。这是由于经数控技术改造的数控机床的各主要部件经过长期工作，几乎不会因刀刃变形而影响生产件的精度；再次，可以为零件生产厂家节约资金。与购买新的普通机床相比，普通机床的数控化改造一般可以节省一半以上的费用；最后，对于复杂的加工零件而言，改造难度越高，其功效提高的越显著：且可不用或少用工装，这样不但节约费用，还可以缩短零件生产的准备时间。由于所需加工产品的尺寸误差较小，精度要求高，不需要再进行修配。而数控机床由于实现了加工的自动化，计算机系统可以对刀具进行自动化管理，从而不会因为刀具的磨损而影响加工零件的精度与一致性；由于数控机床可以实现多种加工功能，因此可以加t出复杂的零件；由于实现了加工产品的自动化生产，数控机床的加工效率可以提高许多。计算机拥有强大的记忆和存储功能，因而可以把所需的程序存储下来，然后根据程序的规定自动去执行加工工序，实现加工的自动化；数控机床实现了多道工序集中完成，减少了频繁搬运被加工的零件，当零件装夹好后，可以实现多道工序的加工。

2、数控化改造的内容

2.1精度的恢复和机械传动部分的改进

机床改造过程中首要任务是对旧机床进行类似于通常的机床大修，以恢复机床精度，达到新机床的制造标准。但是机床数控化后对机床精度的要求与普通机床的大修是有区别的，即整个机床精度的恢复与机械传动部分的改进，都要为满足数控机床的结构特点和数控自动化加工的要求来进行。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极变速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。

2.2选定数控系统

根据要进行数控化改造机床的控制要求，选择合适的数控系统是至关重要的。选择时，除了考虑各项功能满足要求外，还一定要确保系统工作可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。国产系统在目前市场上有各种经济型和标准型数控系统供应。其中，经济型数控系统具有结构简单，操作方便，技术易于掌握及制造成本低等优点，系统性能相对较差，可靠性不高。

2.3伺服系统设计

伺服系统分为开环、半闭环和闭环系统三种。开环控制系统主要由驱动控制单元、执行元件和机床组成。闭环伺服驱动由执行元件、驱动控制单元、机床以及反馈检测单元、比较控制环节组成。在普通机床的数控化改造中一般采用步进电动机和交流伺服电动机。交流伺服电动机调速方便，体积小，目前广泛用于数控机床的传动系统。与步进电动机相比， 其精度高、价格昂贵，考虑到改造本身是经济型改造，因此一般选用步进电动机作为驱动装置。检测反馈单元一般用光栅、脉冲编码器等。在选择驱动装置时，一定要考虑其运转性能与电动机的匹配，同时也要考虑其接口数据与数控装置接口数据的匹配。

前国内外的数控系统厂家，都开发了与自己系统配套的驱动器，如广州数控适配da98 系列驱动器，华中适配hsv 系列动器，fanuc（发那科）本身开发了集成程度很高的多轴驱动器，所以一般优先考虑配套的驱动器。

2.4电气系统的改造设计

在进行机床数控化改造时，原机床的电气控制部分一般只能报废，重新按数控化改造要求进行设计制作。数控机床的强电控制部分设计中要特别注意的是，数控系统各接口信号的特点和形式要相配，并且在设计过程中应尽量简化强电控制线路。在电气控制系统的改造设计中，应该遵循：机床在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济，不宜盲目追求自动化和高指标，力求控制系统操作简单、车床使用与维修方便。机床中的主轴电动机、冷却泵电动机、刀架电动机等均需系统自动控制。数控机床中电气控制系统除了对机床辅助运动和辅助动作控制外，还包括对保护开关、各种行程、极限开关的控制， 以及在操作盘上所有按键、操作指示灯等的控制。改造后的电气控制系统，不仅保留了机床传统控制系统的优点，同时具有体积小、功能强、通用性和灵活性强、使用维护方便等特点。

3、结语

由于机床数控化改造有多种方案，机床类型不同，改造的内容也不同，所以上述机床改造内容并非一成不变，而要根据实际情况选取合适的方式，以使普通机床数控化改造后的性能与新的同类数控机床相近或相同。另外，在机床数控化改造完成后，还应注意培训数控机床的操作人员和编程人员，以使改造后的数控机床能够尽快发挥作用。

参考文献：

篇6

【关健词】机床；数控化改造；改造方案；机械系统；选型和设计；参数设计；

1 引言

近年来，我国机械制造业得到了很快的发展，提高工业产品的质量及提高生产效率已经非常重要。在各中、大型制造企业中也有相当数量的传统机床，且50%都是使用超过10年以上的旧机床，数控系统的使用寿命一般在5～10 年，而我国大多数机床都在超期服役。由于使用时间长，无法满足技术的进步和产品革新的要求。要解决以上问题，提高企业加工能力和产品竞争力，有两种根本途径: (1) 重新购置数控机床，淘汰旧设备；(2) 对旧设备进行数控改造。后者与前者相比，更具优势，主要表现在:

(1)交货期短。尤其是大型机床和特殊专用机床优势更加明显。一般来讲，改造大型机床能在较短时间内使机床投入生产，而购买新机床周期都在半年到一年时间；

(2)性能更稳定。各基础件经长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度，各功能部件经长期磨合，功能稳定，可靠性好；

(3) 设计风险小。新机床设计中带来的技术、方案风险在大修改造中几乎不存在；

(4) 可以更充分地体现用户的意愿。用户与维修人员可以依照实际需要和机床长期使用情况，在大修改造中提出对机床性能、操作与维修等方面的改进（包括增、改）意见，有权选择机械零部件、数控系统等电气设备的规格、型号、性能等；

(5) 更有利于使用与维护。由于用户、维修人员不仅可以直接参与改造方案的制定，而且可以参与改造的全过程，直接获取各种技术信息，更深入地掌握机床的结构及性能特点，从而增强使用与维修的主动能力；

(6) 可以更快地获取最新的更实用的备件；

(7) 节省大量投资；

(8) 降低投资风险。

2 机床数控化改造技术

(1) 确定改造方案

对改造对象进行全面检查，明确改造目标和改造后机床用途，确定改造方案。普通机床数控化改造总体步骤如图1 所示。对于旧数控机床的升级改造，机械系统改造较少，主要是电气控制系统的升级改造，以改变系统老化、备件匮乏带来的故障率高、维修周期长的问题。

(2) 机械系统的改造

普通机床机械系统改造项目多，如图2 所示。如普通机床往往在铸铁床身上直接加工出导轨，长时间使用出现磨损，影响加工精度，为提高其耐磨性和动、静刚度，可以改造为采用轴承钢淬硬制成导轨，粘贴紧固到铸铁床身上，而后再对粘贴好的导轨进行磨削；改变普通机床繁琐的传动链，采用步进、DC或AC 伺服电动机结合滚珠丝杠副的传动形式，使传动链大大缩短；增加自动换刀装置； 增加分度工作台、回转工作台等辅助功能部件等。对于旧数控机床的升级改造，如果机械部件性能良好，液压系统、冷却系统、系统等辅助部件性能也都正常，除对机械部件做除锈和清洁保养外，无需做大的更换和修复。

（3） 数控系统的选型和设计

无论普通机床的数控化改造，或是旧数控机床的升级改造，数控系统的选型、设计和安装都是至关重要的核心步骤。旧数控机床系统较多采用: SINUM ERIK7，3，8，850 /880，810； FANUC 7，6，3。

目前，多数早期型号的数控系统的电气备件已经停止供货，改造时，基本不考虑保留老系统，而是根据机床的现状、产品生产要求、企业资金状况，选择相应的低、中、高档数控系统。如图3 所示，如果追求品质优越、稳定的数控系统，可选择国外知名品牌的数控系统；国内数控系统也具有性价比高、维修使用成本低的优势，在选用时，建议根据企业所在地区选用。

旧数控系统大部分带有老型号的PLC 逻辑控制系统，在数控系统改造过程中，要考虑新老系统替换时的差别，对PLC 部分输入输出点的数量和性质作出比较精确的估算。

对于电路的改造，可采取的方案有两种: ①“接口型改造”，即保留继电器电路，只对NC、PLC 进行改造，新PLC 不参与电路控制，只处理NC 所需的指令信号。此方案改造设计、调试工作量较小；② “彻底改造”，在继电器逻辑较复杂、故障率较高、用户又能提供清楚逻辑图的情况下，可用新NC 所带的PLC 将电路全部改造，简化了电路，又合理利用了PLC 的控制能力。此方案可大大简化硬件电路，提高可靠性，但改造设计、调试工作量较大。

对于数控系统的改造，还应注意:①要尽量向一个著名厂家的型号系列靠拢，这样既有利于维修和管理，又利于备件的购买，千万不要把企业的数控系统搞成“万国牌”。②要清楚所选厂家在国内的维修服务状况，以免将来后患无穷。

(4) 伺服驱动系统的选型和设计

如图4 所示，伺服驱动系统的选型和设计主要包括: 主轴伺服系统和进给伺服系统电动机的选择以及配套电机驱动器和主轴变频器的选择。对于电机驱动器，可选择与数控系统配套的驱动器，如FANUC 本身开发了集成程度很高的多轴驱动器，也可选择市面上的其他品牌驱动器。在改造过程中，对于状态良好、价值很高的老伺服系统，可采取保留驱动装置和电机的方案，也可采取只保留功率大、价格贵、安装麻烦、状况良好的电机，而更换为新型驱动装置，若保留，还要考虑老伺服系统是否与新数控系统匹配的问题。

(5) 机床测量系统的选型和设计

对于机床测量系统，目前数控系统的要求是增量式脉冲编码输入，所以旧机床所配的感应同步尺或旋转变压器等测量元件均需用增量式脉冲编码器、光栅尺代替。具体方案是: 旋转变压器基本不能保留，可以采用新型旋转编码器替代； 感应同步器/尺的情况略微复杂，能改掉尽量改掉，用新型HEIDENHAIN光栅尺和圆光栅替代，但在某些场合，如精密转台，会遇到新的圆光栅不能安装的问题，西门子为此提供了感应同步器/尺信号到新系统的转换装置，但该装置价格昂贵，尽量不要选用。

(6) 电柜设计

电柜设计包括的内容如图5 所示。此外，在旧数控机床的升级改造中，还应遵循以下原则：一是进口数控机床电气柜以及柜内的元器件即使使用了若干年，状态仍会优于国内甚至合资品牌的元器件，所以，改造高档进口数控机床，不建议做大拆大改； 如果电气柜状态比较差，全套更换，在资金允许的情况下，要尽量选择知名品牌。在改造方案确定初期，就要根据电气改造方案测定所需的电缆长度，凡与数控驱动测量系统直接相关的电缆，只选择原装电缆；但大型主轴电机的电力电缆价格过于昂贵，改造时不考虑原装电缆。

(7) 参数设计及设置

根据改造方案，查阅数控系统、变频器、伺服驱动器说明书，依据机床设计性能，设计、设置、匹配参数。如图6 示。

(8) 机电联调和精度控制

这是改造能否成功的关键环节。工程人员在这一阶段完成机电联调、数控系统的最终调试、驱动系统的参数最佳化调节等工作，并为验收做准备。验收主要包括两项内容：①按照国际标准，不同类型的机床相应的标准试切削程序，进行标准样件试切削； ②对机床精度进行检验，可采用激光干涉仪进行测量，机床位置测量系统的补偿可采用得到的数据，从而提高机床精度。

3 总结

现代制造技术快速发展，高速电主轴、直线滚动导轨、直线电动机、大容量刀库、虚拟技术等广泛应用在数控机床上，机床功能越来越复杂，5 轴加工中心、复合加工设备( 如车、铣、磨集成) 、特种加工设备( 激光、真空电子束、喷涂) 等越来越多。研究、探索这些数控设备性能特点，在其正常工作阶段充分利用，通过合理的数控改造进一步挖掘其价值，提高设备可靠性，减少维护费用，是随着国内制造业的升级而不断深入的研究课题。

参考文献:

[1]李猛.机床数控技术[M].北京: 北京航空航天大学出版社,2009．

[2]李猛.数控机床与编程[M].北京: 北京大学出版社,2009．

篇7

【关键词】数控技术 数控加工 机械机床 发展前景

数控技术也叫做计算机数控技术，是利计算机技术利用一种数字程序来控制机械设备的技术，是当今建筑行业中一个非常重要的使用装备，也是当今社会发展中重要的产业。一个国家要想发展好工业，就必须要用先进的技术作为支撑，刚好数控机床就是先进的数控技术中的其中一种，数控机床是典型的机电一体化产品，是一种装有程序由计算机技术控制的自动化高效能机床，代表了现代数控技术控制机械机床的发展方向。

一、我国数控技术的发展

随着计算机技术日的功能越来越强大，已经成为数控技术发展的必然趋势。在传统数控技术方面，我国处于相对落后的状态，先进的数控技术却为我国原本落后的数控产业的发展提供良好的契机。我国是数控技术在经历了半个世纪的发展，现在已经掌握了自己的装备，取得了比较大的进步。此外，还建立了数控开发技术，数控机床生产基地，培养了专业的数控人才，形成了自己专有的数控产业。虽然我国的数控机床多是用旧机床进行改造的，但是就目前来说，我国在现代化数控技术上飞快的发展速度充分说明了这些年我国在数控行业中的整体实力的壮大，改变了中国依赖传统机床的的局面。

二、数控技术在建筑行业的应用

（一）数控技术的功能

在先进的数控技术的发展下，数控技术是不仅给建筑行业的机械加工带来了便利，也给其他行业在机械加工方面带来了很大的帮助。数控技术是计算机程序对机械设备进行远程控制的方法，它包含了传统的制造技术、感应检测技术、光机电技术、计算机技术等，同时它还拥有利用编好的程序对数控机械设备实现了远程控制功能，提高了机械设备的灵活性和工作效率。在先进的数控技术下，数控机械设备在不同行业的领域下得到了不同的发展需求。

（二）数控机械对施工的概念

在建筑行业的生产中，数控加工技术主要是在机器设备的生产线上工作。数控技术机械化施工是指利用三维设计图数据的模型、建筑工地的数据采集系统、数控机械控制系统等多个平台，通过建筑工地的信息资源来实现对工地的施工机械管理、控制的施工模式。数控加工技术主要是代替工作人员完成那些细密的焊接加工任务，这样在提高了生产效率的同时又保了生产的质量，同时又节省了劳动力，用低成本实现了高效率。如果机械设备在运作的时候出现了故障，数控加工技术会通过自带的检测系统将设备在工作时发生故障的信息发送给计算机系统，并且会自动停止机械设备相应的工作，减少了企业不必要的损失。

（三）数控技术机械化的施工原理

数控机械化施工采用的是智能机器人一样的动态定位技术或者GPS监测技术，通过监测技术和传感器发来的信号，用图像或者声音来指引操作员自动控制铲刀等机械准确施工。

三、数控机械设备的应用

（一）数控技术在建筑业中的应用

数控控制技术在机械设备运转中有着非常重要的作用，它是现在化机电一体化重要组成的部分，能够进一步提高机床的生产工作效率。机械机床会执行计算机数控技术发出的指令，因为数控技术利用数字化信息技术把数控机床工作时所要用的全部工件的信息以及工艺信息都进行了数字化处理，实现了对数控机床的远程加工引导，让数控机床等机械设备实现自动化生产的功能，给建筑业带来了先进的技术。数控机床最大的特点也是最大的优势就是不需要重新调动机床工作台的位置，而是操作人员只需要将控制机床的程序输入到系统中，就可以让数控机床自动工作，从而解决了建筑行业复杂的加工问题。

（二）数控技术加工系统的应用

如今，数控技术被各行各业广泛的使用，其装备的性能也在不断的被提高，与其相应的设备也发生了改变。数控机床的外壳在毛坯制造的时候开始引进焊件，采用数控气割解决了诸多容易发生安全事故的问题，并且数控技术系统利用切削加工满足了满足了机床在生产产品时的精度需求和质量要求。

四、改造数控机床对建筑行业的意义

随着科学技术的不断发展，数控技术发展的速度也越来越快，广泛使用数控技术是建筑行业发展的重要标志，而当前传统的机床已经无法满足企业的生产需求，但我国有一些中小型的建筑企业在机床这方面没有过多的了解，对此给企业造成了生产成本的不断增高，严重影响了中小型建筑企业的经济效益。而数控机床的改造恰恰解决了建筑业的这个问题，数控机床的改造不但有利于推动数控技术的现代化整体水平，还以高精密度和智能化的优势为中小型建筑企业提高了生产效率，减低运作成本，机床的性能也更加稳定，同时还解决了传统机床在作业中所遇到的困难，给作业人员减轻了工作负担。对传统机床进行数控化改造，其实就是利用先进的机损件技术对传统机床里面的元件的功能进行数字化信息处理，让其实现可以自动化生产，将其原来的性能达到像新购置的数控机床功能一样的效果。

五、结束语

当前数控机床在我国建筑行业中有很大的市场需求，能够满足我国建筑行业对数控机床等设备需求的唯一办法利用先进的计算机数控技术将传统的普通机床进行数控化的改造，对其建立相应的工作体系。旧机床的改造具有很大的意义，它将带来及巨大的市场效益，对中小型建筑行业的流动资金和降低生产成本有较大的帮助。不仅数控机床对建筑行业的发展有着重要的作用，数控技术还奠定了我国数控技术产业和数控机械设备制造业的可持续性发展，因此，大力发展先进的数控技术已经成为了国家加快速度发展经济、提高综合国力和数控地位的重要途径。

参考文献：

[1]钟良伟.建筑机械机床数控化改造方法研究.2016（03）：

212-214

篇8

关键词：机床；数控机床；机电一体化

我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6％。我国机床役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。

1 机床改造的意义

目前，我国的工厂企业，除了一些新建单位外，大多数都存在“技术老化”的问题设备役龄在15年以上的，所占比重相当大，面对这么多陈旧设备应该怎么办？这是一个急待解决的大问题。为实现工业现代化，我们同样要创造和引进新技术，新工艺，新设备，进行必要的设备更新。另一方面动员机械制造业的广大职工，坚持自力更生和勤俭本企业的方针，大搞技术革新，挖掘设备潜力，更具有现实意义。而改造机床是深受大家欢迎的一种革新形式，为满足生产的需要已经做出了重大的贡献。例如，某机械厂生产的只要产品是板框压滤机，生产批量很大，仅虑压板每年需要两万多块，总重量2200多吨。为了满足生产的需要，如果设计制造一条新的加工作业线，需要投资20余万元，便改装成了专用加工作业线。此作业线自1960年投产以来，到现在已使用了20多年了，一直负担者全部虑压板的生产任务，并且加工质量很稳定。又如，这个厂利用一台报废了的皮带传动龙门刨的床身，改装成了一台行程8米的导轨磨，从1972年改装成功到现在，共大修本厂机床400多台次，协助兄弟厂大修床身百余台，并且修磨精度高，光洁度好；然而改装这台机床只投资5000元，可是购买一台新的导轨磨床却要花费10几万元。

改造机床的效益是多方面的，再从提高生产率看，假设改造机床100万台，每台生产率提高20%，这就等于多生产20万台新机床；反之，如果不对旧机床实行技术改造，当前生产的新机床在技术水平上或数量上又不能及时地满足生产需要时，那就势必会影响国民经济的高速发展。通过上述事例不难看出，机床改造不但是解决设备“技术老化”的重要途径，能够满足生产发展的需要，而且可以获得十分客观的经济效果。

2 普通机床数控化改造的策略

随着我国对外开放步伐的加快，我国机床加工业也进入了一个全新的发展时代。通过对国外先进技术的引进，以及我国对科技的自主攻关，开发研制出一系列具有自主版权的数控系统，为我国数控机床产业化发展打下了良好的技术基础。我国自主研发的数控机床已达1300多个品种，具有很高的覆盖率。目前我国新研发的数控机床绝大部分已经达到了上世纪80年代中期的国际水准，也有一部分达到了90年代的国际水准。我国对数控机床技术的研发已由研究开发阶段迈向推广应用阶段，由封闭型系统向开放型系统过渡。一些单项目的数控技术已经于国际水平持平。虽然数控机床能够生产出形状复杂、精确度高以及多变的零部件，能够使得加工的零部件质量得到提升，提高生产效率，但是数控机床在应用推广过程中也受到了诸多其它条件的限制。

对旧式机床进行数控化改造，可是进行小批量零部件生产、加工出多品种且复杂的零件、零部件的加工精度和生产效率均得到提高，节约成本，缩短了生产周期，更加适合我国国情的需要。经济型数控系统正是结合我国的国情以及实际生产的需要而诞生的。目前，我国经济型数控机床系统发展飞快，已经研制出几十种NC系统。经济型数控机床主要具有如下特点：价位低廉。进口标准的数控机床需要几十万甚至上百万的资金，而经济型数控机床仅需要几万元，其具有较高的性价比。正因如此，其很适合在一线生产线上进行大面积的推广。能够满足多种产品的生产的需要，并能够进行中小批量的自动化生产，能满足不同产品的需求。在普通机床上能够加工的零件，在经济型机床上也能进行加工，对于加工不同的零件只需要通过修改加工程序变可是实现，能够很快的达到批量生产。产品质量较高，降低了废品的产生率。由于数控机床的精确度较高，因此其所加工生产出的零件尺寸均统一，合格率高。能够有效控制复杂零件加工精确度。普通机床在加工复杂零件时需要成熟技工边加工边与样板进行核对，费时费力，且生产出零件质量得不到保证，而经济型数控车床是通过程序进行加工，加工时间短，且质量有所保证。使得工人的劳动强度得到降低。经济型数控机床的应用，使得工人摆脱了紧张而繁重的体力劳动。

3 结束语

目前，在机械加工工业中，绝大多数是旧式机床，如果改用微机控制、实现机电一体化的改造，会使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，不但提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短，适合我国国情。利用微机实现机床的机电一体化改造的方法有两种，一种是以微机为中心设计控制部件；另一种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置，前者需要重新设计控制系统，比较复杂；后者选用国内标准化的微机空控制系统，比较简单。随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，加工设备的机械加工设备的加工的精密程度也要求越来越高。而在中国的机械加工设备的车床中普通车床占了很大比例。这已经越来越制约着当今工业的发展。而数控机床由于价格昂贵，且需要较高技术的加工工人。所以对机床进行自动化改造很是必要。

参考文献

篇9

一、伺服系统的选择

伺服系统是数控机床的重要组成部分，它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息

传递环节，又是能量放大与传递的环节，其性能在很大程度上决定了数控机床的性能。例如，数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类，在普通机床的数控化改造中，一般选用价格较低的开环控制系统。该系统的执行元件――伺服电机，通常采用步进电机或永磁式交流伺服电机。步进电机是由脉冲数字信号进控制的，每转一转步距误差自动变为零，易于控制，价格最低，选择的关键是对参数进行确定。确定参数的具体方法是：先计算电机的步距角，确定其步距精度，然后再对它的转矩进行选择，最后选定步进电机驱动器。永磁式交流伺服电机常用于进给驱动系统中，容量大，结构简单，运行可靠，效率高，但启动特性欠佳。其选择方法是：先确定电机的额定转速，其次选择负载惯量，然后再确定它的额定转矩，进行电机预选，最后通过进一步的速度、加减速转矩及连续工作转矩的验算检验预选电机是否符合要求。

二、数控系统的选择

数控系统是数控机床的中枢，是最关键的环节。目前，市场上数控系统类型较多，选择时要保证购得最适合的系统，就必须要充分考虑改造中各方面的因素。

1.考虑被改造机床的功能要求

根据机床的功能要求选择数控系统，以使数控系统所具有的功能与准备改造的机床所能达到的功能相匹配。既要避免因片面追求数控系统的高性能指标，而选择了功能远远多于改造机床功能的系统，造成功能过剩、资金浪费。且在一定程度上还可能潜伏数控系统复杂程度的增加带来故障率升高的隐患，又要保证所选数控系统能满足机床全部功能要求。不要出现一些因必须的系统功能短缺，影响其它功能的使用，使机床的优良性能发挥不出来。

2.考虑数控系统的制造厂商

老牌著名跨国公司主要有德国的西门子、日本的发那科和三菱、法国的NVM等，国内主要有华中数控、中国珠峰、北京航天等。目前，进口系统的性能优于国产系统，价格也较高，适用于大型高精度机床。国产系统功能较简单，性能较稳定，价格便宜，对一般车床、铣床已能放心使用，且近几年国产系统也有较大进步，与世界先进技术的差距越来越小。

3.考虑数控系统与其他配件的匹配

如果数控系统和电机及驱动器的品种、牌号太杂，在连接各部件时就可能会出现输入与输出信号的不匹配，及在传送中信号产生滞后等现象。因此，选择时要优先考虑能提供进给伺服系统和主轴驱动的厂家的数控系统。另外，在资金允许的条件下尽量向著名厂家型号系列靠拢。一般著名厂商此类系统零件筛选更严格，制造工艺更规范可靠，性能稳定，能更好地预防电器元件的故障或提前失效引起的设备故障，有利于维修。

三、机床机械部件的改造

1.主传动系统的改造

在对主传动系统进行改造时，应尽量保留原主轴箱齿轮变速换档机构，只把主轴的正转、反转和停转由原来的机械控制变为由数控系统控制。当然，如果为了扩大变速范围，实现加工过程中的自动变速，也可以将原来的单速电机更换为多速电机，这样可以使机床性能更好。但多速电机的功率是随转速的变化而变化的，所以电机功率要大，还要增加一套电机变速系统，改装比较麻烦。对普通机床进行简易数控改造时，最好不要用这种方法。另外，为了使改装后的机床主传动和进给传动保持必然联系，要在主轴箱内安装一个与主轴同步旋转的旋转脉冲编码器。如普通车床改装为数控车床时，在主轴箱内装主轴脉冲编码器，以保证改造后的车床具备螺纹加工的功能。

2.进给传动系统的改造

在对进给传动系统进行改造时，一般应该把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部

拆除。而每个方向的进给传动都改成各自独立的功率步进电机，经减速齿轮直接与带动滑板

移动的丝杠连接，分别实现各坐标方向的运动，进行各坐标的控制。例如，普通机床的简易化数控改装，通常都是把原来由主轴箱到进给箱的传动路线切断，将溜板箱拆除，直接把齿轮减速箱和功率步进电机安装在纵向丝杠的右端和横向丝杠的外端。在对机床进给传动系统改装的同时，也要对此传动系统中的传动装置元件进行相应的改造。

（1）丝杠。丝杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置，改造时，为了满足数控机床上较高精度零件的加工要求，应该用滚珠丝杠螺母副替换原普通机床上的梯形丝杠螺母副。滚珠丝杠螺母副把传动丝杠与螺母之间的滑动摩擦变为了滚动摩擦，减小摩擦损失，精度保持性传动平稳性，传动效率等都得以提高，其传动效率可达到92%～98%，是普通丝杠螺母副的3倍左右。

（2）拖板。拖板是数控系统直接控制的对象，不论是点位控制、直线控制，还是轮廓控制，被加工零件的最终坐标精度都将受到拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响。除拖板及配件精度要高外，由驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采用间隙消除结构，以满足传动精度和灵敏度的要求。常用的消隙方法有刚度调整法和柔性调整法两种：刚性调整法传动刚度较好，结构简单，但调整起来很费时；柔性调整法，一般用弹簧弹力自动消除齿侧间隙，传动刚度较低，传动平稳性差，结构复杂。改造中，可根据机床加工目标选用，选用时可参考有关资料。

（3）机床导轨。为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性，应充分考虑机床导轨的耐磨性。当前国内普通机床床身等大件多采用摩擦系数较大的普通铸铁，改造中，在对达不到预定要求的机床导轨进行修磨、刮研后，要在上面贴上耐磨、吸振的聚四氟飞烯软带。

四、刀架的改造

刀架是否需要进行改造，要根据改造后机床的主要加工对象来确定。若采用一把刀即可完成本机床上的加工，就没有必要对刀架进行改造；若需采用多把刀，如普通车床改装后需要三、四把刀才能完成全部车工工序，就必须对刀架部件进行改造，拆掉原手动刀架，装上电气或液压驱动，由数控装置控制的自动刀架。机床的数控化改造要考虑的因素很多，除了上面提到的主要内容外，由于机床控制方式的改变，还要对其进行电气部分的重新设计，机

篇10

[关键词]改造 数控 机床

中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）07-0082-01

一、机床数控化改造的背景和意义

我国的大多数制造行业和企业的生产、加工装备大多数是传统的机床，而且多数是役龄在10年以上的旧机床。特别从2002年开始，我国就成为世界第一机床消费大国。2004年国产金属切削机床年产量达到38.94万台、数控机床产量5.19万台；2005年前三季度，我国金属切削机床和数控机床产量分别达到34.08万台和4.33万台，可见旧机床的数量是非常巨大的。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响到企业的生存和发展。

另一方面，自改革开放以来，我国很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。在这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用，但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。一些设备、有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。由于近几年国内外数控系统的高速发展，使原来进口的高档数控系统已不再满足日新月异的产品需求，迫切需要更换最新的数控系统及软件。

机床数控技术的不断进步，使数控技术成为制造业自动化的核心技术和基础技术，机床改造就成为一个"永恒"的主题。一般说来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性：

1.可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。

2.可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。

3.加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要工人"修配"。

4.可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。

5.拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。

6.降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

二、机床数控化改造的方案选择

1.恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；

2.NC化，在普通机床上加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；

3.翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；

4.技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

三、机床改造的优缺点

1.减少投资额、交货期短

同购置新机床相比，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。

2.机械性能稳定可靠，结构受限

所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。

3.用户熟悉了解设备、便于操作维修

购买新设备时，不了解新设备是否能满足其工艺要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。

4.可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。

5.可以采用最新的控制技术

可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。

四、改造具体方案的确定

改造的可行性分析通过以后，就可以针对某台或某几台机床的现况确定改造方案，一般包括：

1.机械修理与电气改造相结合

一般来说，需进行数控改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因数控改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定数控改造与机械修理。机械性能的完好是数控改造成功的基础。

2.新旧系统接口的转换设计

根据每台设备改造范围不同，需事先设计接口部分转换，若全部改造的，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点、参数测量点、维修位置等，要求操作与维修方便、合理，线路走向通顺、中小连接点少，强弱电干扰最小，备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等，必要时需自行制作转换接口。

五、改造方案的实施

准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为：

1.原机床的全面保养

机床经长期使用后，会不同程度地在机械、液压、、清洁等方面存在缺陷，所以首先要进行全面保养。其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用，又可在改造结束时作对比分析用。

2.原系统拆除

原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆（局部改造情况下）。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正，拆下的系统及零件应分门别类，妥善保管。还有一定使用价值的，可作其他机床备件用。

3.改造的实施与调试

机床改造应按预先制定好的方案按先后顺序进行实施。

调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员应头脑冷静，随时记录，以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度，防止人身、设备事故发生。调试现场必须清理干净，无多余物品；各运动坐标拖板处于全行程中心位置；能空载试验的，先空载后加载；能模拟试验的，先模拟后实动；能手动的，先手动后自动。

六、改造成果验收

验收工作应聘请有关的人员共同参加，并按已制定的验收标准进行。验收工作包括：

1.机床机械性能验收

经过机械修理和改造以及全面保养，机床的各项机械性能应达到要求，几何精度应在规定的范围内。

2.电气控制功能和控制精度验收

电气控制的各项功能必须达到动作正常，灵敏可靠。控制精度应用系统本身的功能（如步进尺寸等）与标准计量器具（如激光干涉仪、坐标测量仪等）对照检查，达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比，获得量化的指标差。

3.试件切削验收

可以参照国内外有关数控机床切削试件标准，在有资格的操作工、编程人员配合下进行试切削。试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等，一般不宜采用产品零件作试件使用。

参考文献

[1] 胡明星.教学用数控机床的管理与维修[J].职业，2011，20.

[2] 度国旭，陈珩.普通车床的数控化改造[J].科技信息，2011，20.