CW6163普通车床数控化改造第二章.docx

第二章 数控机床改造的必要性及优点 2.1 数控机床改造的必要性 数控机床可以较好的解决形状复杂、精密、小批几多变零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率，但是数控机床的应用也受到了其它条件的限制。 （1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，不适用于中小型企业。 (2 ) 目前，各企业都用大量的普通机床，完全用数控机床代替不现实，投资巨大，而且代替下的机床会造成资源的浪费。 （3）在国内购置一台数控机床的狡猾周期比较长，必能满足生产的急需。 要较好的解决上述问题，应该把普通机床进行数控化改造，在国外以发展成为一个新型的工业部门，早在60年代已经开始迅速发展，并用专门企业经营这门业务。从美国、日本等工业化国家的经验看，机床的数控化改造是必不可少的，数控改造机床占有较大比例。如日本的大企业中有26%机床经过改造，中小型企业则是74%。在美国有许多数控专业公司为世界各地提供数控改造业务。我国是拥有300多万台机床的国家，而这些机床有大量是多年累积生产的普通机床，自动化程度低，想要在近几年使用自动化程度高的数控机床，不论是资金还是我国机床厂都是办不到的。因此，普通机床的数控化改造大有可为。它适应我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方向之一。 2.2 数控机床改造的优点 数控机床改造一般是对普通机床某些部位做一定的改造，配上数控装置，从而使机床具有数控加工功能。器改造优点有： （1）从提高效率出发，改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新加功能，提高机床的使用价值。 （2）适应多品种，小批量零件生产。 （3）自动化程度高，专业性强，加工精度高，生产效率高。 （4） 降低对工人技术水平的要求。 （5）数控改造费用低，经济性好。 （6）数控改造周期短，可满足生产急需。 2.3数控化改造的内容 车床数控化改造的主要内容和主要结构形式如下： 1、进给轴的改造 　　普通车床的X轴和Z轴均由同一电机驱动，走刀运动经走刀箱传动丝杠及溜板箱，获得不同的工件螺距即Z轴运动；走刀运动经走刀箱传动光杆及溜板箱，获得不同的进刀量即X轴运动。普通车床数控化改造时一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用进给伺服（或步进）传动链分别代替，具体体现为： 　　Z轴：纵向电机→减速箱（或联轴器）→纵向滚珠丝杠→大拖板，纵向按数控指令获得不同的走刀量和螺距。 　　X轴：横向电机→减速箱（或联轴器）→横向滚珠丝杠→横滑板，横向按数控指令获得不同的走刀量。 　　改造后整个传动链的传动精度在保证机床刚性的前提下，与滚珠丝杠副的选择和布置结构形式、机床导轨的精度情况等有很大的关系。 滚珠丝杠副的选择和布置结构形式 　　普通车床大多采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动。另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等等，在进行普通机床数控化改造时往往都将其更换为滚珠丝杠副。滚珠丝杠副有以下一些特点：摩擦损失小，传动效率高，可达0.90～0.96；若使用的丝杠螺母预紧后，可以完全消除间隙，提高传动刚度；摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象；磨损小、寿命长、精度保持性好。但应注意，由于滚珠丝杠副不能自锁，有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，或将直线运动转换为旋转运动，因此丝杠立式和倾斜使用时，应增加制动装置或平衡装置。 　　滚珠丝杠副根据其滚珠的回转方式可以分为外循环和内循环两种，根据螺母的结构形式又可以分为双螺母和单螺母。在进行改造时应根据具体情况和结构形式来定，由于外循环式丝杠副螺母回珠器在螺母外边，所以很容易损坏而出现卡死现象，而内循环式的回珠器在螺母副内部，不存在卡死和脱落现象。由于双螺母不仅装配、预紧调整等比单螺母方便，而且其传动刚性比单螺母也好，所以只要结构和机床空间满足要求，在普通机床数控化改造中多选内循环式双螺母结构。 改造时各轴滚珠丝杠的直径一般都是与原T型丝杠直径相近，对有特殊要求的机床还应根据杆系的稳定性计算其临界转速，最终确定滚珠丝杠的直径。丝杠导程在满足机床改造后性能的前提下越小，对机床的传动精度越有利。机床的传动精度在保证机床刚性的情况下，与丝杠副本身的精度和轴承布置形式有很大的关系，一般在普通机床改造中丝杠副选P4级即满足要求，特殊精密机床选P3级甚至更高。一端固定，一端悬空的布置方式。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短丝杠，如数控机床的调整环节或升降台式数控铣床的垂直坐标中。 一端固定，一端支承的布置方式。这种安装方式多在丝杠较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承得数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。 两端固定的布置方式。这种布置