浅析机床数控化改造机电设计相关问题①
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摘 要：社会的进一步发展，促使现阶段我国机械制造行业发展速度不断加快，此种背景下，如何提升数控机床质量，保证机械制造效率，成为当下亟待解决的问题之一。基于此，本文立足于数控机床改造角度，分析了数控机床改造的必要性，研究了改造基本分类与具体内容。希望以下内容的论述可以推动我国数控机床行业稳步发展。
关键词：数控机床 机床改造 机电设计
中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）09（b）-0063-02
近几年，随着我国经济水平的不断提升，机械制造市场需求量不断增加，为可以满足各类市场需求，传统机床需要进一步革新，数控机床改造成为一种必然趋势。但是改造过程中，机床内部机电系统设计仍然存在一定问题，最终的成品性能无法达到预期需求。因此，对机床数控化改造机电设计相关问题研究有着鲜明现实意义。
1 机床数控化改造的必要性
随着改革开放的不断深入，我国机械制造业发展可谓是更上一层楼，但是在新时代以及新经济市场的多重影响下，我国机械制造行业不仅需要面临国内市场竞争，而且需要面临国外市场压力。机床作为机械生产的基础组成部分，是机械制造行业发展的动力所在，只有机床质量性能提升，才能提升相关企业的竞争力。除此之外，我国的机械制造水平与发达国家相比还比较低，很多企业仍然在使用传统的老式机床，大大影響着我国机械制造效率和质量。要想改变这种现状，提高我国机械制造业在国际舞台中的竞争力，机床数控化改造显得尤为重要。所以机床的数控化改造十分必要。
2 机床数控化改造机电设计分类
数控化改造大致可以分为四个方面：第一，需要将传统车床改变为CNC车床，在其原有基础之上增加数控系统，促使传统机床在使用工程中可以完成自动化操作，让机床带有必要的NC功能。第二，对传统机床性能进行分析，排除机床故障，其目的在于保证传统机床性能良好，为后续机床革新打下坚实的基础。第三，对传统机零件进行更新换代，这样做的目的在于，保证传统机床内部结构稳定，这样后续的改造才能正常进行。要求，零件的改造不仅需要保证零件与设备精度、性能，而且在更换完成之后，零件可以正常发挥作用，不会影响机床作业效率净。第四，进行传统工艺优化与创新，增加其它类型的先进技术，以求可以提升机床工作效率。这一部分的设计是最为重要设计内容之一，因为相比于传统机床而言，数控机床的优越性主要表现在技术应用角度。数控机床无论是技术内容还是技术种类都要高于传统机床。而前三部分的设计则是为最后技术融合打基础。因为很多技术在应用的过程中都需要高精度设备以及精密零件支撑。
3 机床数控化改造机电设计内容
3.1 进给系统的改造
立足于传统机床而言，其内部进给系统主要是应用T型丝杠滑动达到目的，此种形式在实际应用过程中不仅会产生较为强大的摩擦力，而且长时间应用还会影响零件的传动效率，这也是导致机床无法高速运转，无法实现自动化的基本原因。除此之外，在常见的运动过程中，机床会因为磨损，性能逐渐降低，影响机床正常使用与寿命。针对以上问题，本文建议可以把传统的滑动丝杠副更换为滚动形式，然后将步进电机与改造之后的丝杠副进行连接，这样原有的丝杠副就可以在PLC控制下实现自动化。
3.2 主轴部分改造分析
在车削加工过程中，车床运动的核心在于机床内部主轴，主轴将会在工件的带动下进行规定形式运转，这样就可以进一步降低机床运动损耗以及作业负担，从而延长机床使用寿命。除此之外，主轴作为重要组成部分之一，不仅是机床正常作业的基础，也是联系各类零件的关键点，可以说主轴的运动带动了整个机床的正常运动。对于该方面的改造需要从多个角度进行综合分析，既要保证主轴运行质量以及运行功效，而其需要保证改造之后的主轴具有良好的适应性与延展性，这样才能在数控机床中发挥重要作用。从实际设计与应用角度而言，改造前后的机床，通过对比可以发现明显的差异性，数控机床主轴箱当中包含有电主轴、变频电机以及变频器[1]。实际改造过程中应该注意，为保证机床基本性能与完整性，需要对原有的主轴箱进行保护，如果在改造过程中必须进行改动，也需要尽量降低改幅度与范围。
改造中，如果原有机床性能良好，不需要进行换挡处理，则需要对主轴箱内部的齿轮组进行固定，固定位置为恒定速度链。为保证操作安全，需要在改造开始之前将内部摩擦片应用电焊进行处理。为避免机床液压系统受到电机影响，或者转速的变换影响而失灵，需要采用单独安装的方法对电机进行处理。
立足于主轴改造基本内容而言，另一个重要的改造部分为“螺纹加工”。在传统机床中，对零件进行螺纹加工主要是依靠挂轮组，但是此种方法操作起来较为复杂，会影响正常生产效率。籍此，通过在主轴末尾增加光电编码器的形式，保证主轴运动同步性，当主轴运动与光电编码器运动速度相同，就可以生产立顶螺纹。其中，绝对式光电码盘和增量式光电码盘是常见的两种光电码盘，它们的编码方式不同，国内常用的为增量式光电码盘。一般来说，常用的光电码盘上的刻线条数为 1024线就能满足使用条件。
3.3 刀架部分的改造
刀架可以说是机床中的基础组成部分，是零件加工的重要载体，在传统机床中，刀架部分通常情况下需要依靠人力手动完成，只有一小部分可以在液压以及电力的作用下自行作业。在数控化改造过程中，需要设法将刀架改造为电动形式，并且需要保证刀架作业效率与精准度。
对于刀架的改造主要分为两种方法，一种是立式电动，一种是卧式转塔。第一种刀架还分为四工位刀架以及六工位刀架两种的，而第二种刀架最多可以安装12刀。
3.4 润滑部分改造
润滑部分改造是必须考虑的问题之一，尤其是机床的数控化改造。因为在改造完成之后，机床的正常工作状态以及工作形式将会发生极大程度改变，对于零件状态与质量的要求更高，而润滑部分则是支撑零件正常运行，顺利生产的基础所在。
该部分的改造应该立足于传统润滑构建基础之上进行考虑，通过对老式机床润滑部分进行分析可以发现，除了主轴箱在运行生产过程中不需要定期润滑处理之外，其它的构件，例如导轨以及光杆等都需要定期进行油脂润滑处理，或者是直接注油处理。然而，润滑处理势必会影响各类构件精度，进而导致机床稳定性逐渐下降，这对于生产与运维而言十分不利，不符合可持续发展需求。
在实际改造过程，通常情况下都需要对润滑部分进行改造，改造的形式大致可以分为两种，一种形式是自动润滑，主要由编程进行控制，完成定期润滑操作;另一种是手动润滑方式，也就是经由人工进行定期润滑处理。润滑处理方式通常情况下会选择定时、定量稀油供给方式。需要注意，不同构件采用的润滑方式存在一定的差异性。
4 结语
综上所述，传统机床的数控化改造是一种必然趋势，做为改造的重点以及难点，如何保证机床机电设计质量，成为决定数控机床性能的重要内容。本文立足于机床基本组成，对其机电改造进行综合论述，并且提出了其中的注意事项与改造内容，希望可以为传统机床的数控改造提供一定借鉴，推动机械制造行业稳步发展。
参考文献
[1] 刘步远.关于机床数控化改造机电设计相关问题的思考[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019（4）：157，159.
[2] 李学光，隋礼辉，陈莉丹，等.基于开放式数控系统的CGM6125机床数控化改造设计[J].机床与液压，2016，44（4）：1-5.
[3] 梅峰，张淼.西门子：致力于中国制造生产力的提升——访西门子（中国）有限公司数字化工厂集团运动控制部机床数控系统总经理许政顺[J].金属加工（冷加工），2015（5）：2-3.
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