而普通機床已不適應多品種、小批量生產要求，數控機床則綜合了數控技術、微電子技術、自動檢測技術等先進技術，最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產周期要求短的零件。當變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機床作任何調整，因此能很好地滿足產品頻繁變化的加工要求。

    數控機床在機械加工行業中的應用越來越廣泛。數控機床的發展，一方面是全功能、高性能；另一方面是簡單實用的經濟型數控機床，具有自動加工的基本功能，操作維修方便。經濟型數控系統通常用的是開環步進控制系統，功率步進電機為驅動元件，無檢測反饋機構，系統的定位精度一般可達±0.01至0.02mm，已能滿足C620車床改造后加工零件的精度要求。

    普通車床經過多次大修后，其零部件相互連接尺寸變化較大，主要傳動零件幾經更換和調整，故障率仍然較高，采用傳統的修理方案很難達到大修驗收標準，而且費用較高。因此合理選擇數控系統是改造得以成功的主要環節。數控機床的改造目的是要求機床穩定可靠，以盡可能低的故障率運轉。普通車床應用微機控制系統進行改造，可以提高工藝水平和產品質量，減輕操作者的勞動強度。現將應用微機控制系統對C620-1車床改造過程作一總結分析。

　

    1　微機控制系統的選擇

    目前市場上數控系統的類型比較多，選擇前首先應對擬改造的數控機床自身功能有一個充分的了解，可依據價格合理、技術先進、服務方便的原則選擇數控系統。在經濟能力許可的情況下，盡量選用名牌產品。此類數控系統，零件篩選嚴格，制造工藝規范可靠、出現的因電器元件故障或提前失效引起的設備故障，有極好的預防作用。而且注重數控系統的功能選擇。不應單純追求數控系統的高性能指標，這對于實現較高的性能價格比非常重要。數控系統所具有的功能要與準備改造的數控機床所能達到功能相匹配，盡量減少過剩的數控功能。因為數控系統功能過剩，一方面浪費資金，另一方面還可能潛伏下由于數控系統復雜程度的增加而帶來的故障率升高的隱患。

    因此根據被改造機床的結構、性能及被加工零件精度選擇了機床微機控制系統。即GWK/AT-Ⅱ型數控系統，系統配備了110BF03、160BF5C功率步進電機。控制電腦采用高速微機處理器，半導體存儲器，并行接口電路。驅動部分采用晶體管PWM驅動線路，整個系統屬于開環控制，結構簡單驅動力大，價格低，抗干擾性能強，質量穩定可靠，安裝調試方便。特別是示教編程功能直接面向操作者，很適合中、小批生產。

　

    2　機械部分的改造

    為了充分發揮GWK/AT-Ⅱ數控系統的技術性能，保證改造后的車床在系統控制下重復定位精度，微機進給無爬行，使用壽命長、外型美觀，機械部分作了如下改動。

    (1)床身

    為了使改造后的機床有較高的開動率和精度保持性，除盡可能地減少電器和機械故障的同時，應充分考慮機床零件、部件的耐磨性，尤其是機床導軌的耐磨性。

    當前國內外數控機床的床身等大件多采用普通鑄鐵。而導軌則采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導軌高5至10倍。據此，在改造中利用舊床身，采用GCR15軸承鋼淬硬到HRC56-62制成導軌，用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。

    粘接前的導軌工作表面采用磨削加工，表面粗糙度Ra0.8mm，以提高粘接強度。

    (2)主軸變速箱

    選用GWK/AT-Ⅱ數控系統。主運動方式和傳統機床一樣都要求有十分寬廣的變速范圍來保證加工時選擇合理的切速，從而獲得較高的生產率和表面質量。根據原主軸箱變速的具體情況，有效地利用數控系統中提供的以編碼方式輸入的16種主軸變速功能S只將I軸上56和51及Ⅱ軸上的34和39兩個雙聯齒輪一分為二，在56和51上各裝DLM3—10遠程控制電磁離合器，以達到在不停機的情況下，按系統S功能發出的變速指令完成兩種調速，其它速度組的調整可利用系統中停車待起動指令采用原手動機械變速來完成。改裝部分的傳動見圖。

    (3)拖板

    拖板是GWK/AT-Ⅱ數控系統直接控制的對象，不論是點位控制還是連續控制，對被加工零件的最后坐標精度將受拖板運動精度、靈敏度和穩定性的影響。對于應用步進電機作拖動元件的開環系統尤其是這樣。因為數控系統發出的指令僅使拖板運動而沒有位置檢測和信號反饋，故實際移動值和系統指令值如果有差別就會造成加工誤差。因此，除了拖板及其配件精度要求較高外，還應采取以下措施來滿足傳動精度和靈敏度要求。①在傳動裝置的布局上采用減速齒輪箱來提高傳動扭矩和傳動精度(分辨率為0.01mm)。傳動比計算公式為：


    式中：α為步進電機的步距角(度)；p為絲杠螺距，mm；δ為脈沖當量，即要求的分辨率，mm。②在齒輪傳動中，為提高正、反傳動精度必須盡可能的消除配對齒輪之間的傳動間隙，其方法有兩種，柔性調整法和剛性調整法。柔性調整法是指調整之后的齒輪側隙可以自動補償的方法，在齒輪的齒厚和齒距有差異的情況下，仍可始終保持無側隙嚙合。但將影響其傳動平穩性，而且這種調整法的結構比較復雜，傳動剛度低。剛性調整法是指調整之后齒輪側隙不能自動補償的調整方法，它要求嚴格控制齒輪的齒厚及齒距誤差，否則傳動的靈活性將受到影響。但用這種方法調整的齒輪傳動有較好的傳動剛度，而且結構比較簡單。在設備改造中應用的配對齒輪側隙方法是剛性調整法。③采用滾珠絲杠代替原滑動絲杠，提高傳動靈敏性和降低功率、步進電機力矩損失。

    (4)自動換刀裝置

    為了滿足在一臺機床上一次裝夾完成多工序加工和應用GWK/AT-Ⅱ數控系統T功能，經多次調研和試用，最后確定采用WZD4型自動刀架。該刀架不但可代替普通車床手動刀架，還可用作數控機床微機控制元件。該刀架體積小，重復定位精度高，適用于強力車削并安全可靠。

    (5)拖板箱

    采用GWK/AT-Ⅱ數控系統控制。拆除原拖板箱，利用此位置安裝新拖板箱，新拖板箱除固定滾珠絲杠的螺母外，并在內部設存儲油箱和手壓泵，用于潤滑絲杠副。掛輪箱、走刀箱拆除，在此兩個位置分別裝控制螺紋加工的主軸脈沖編碼器和拖板軸向伺服元件功率步進電機及減速箱。使改造后的機床外型美觀、合理。改造后機床的啟動、停機均由數控系統完成，故拆除原機床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。



    3　效果

    車床經改造后不但保持了原機床主軸傳動部分變速范圍廣的特點，在機床運動控制上可以利用編程語言編程控制，還可以在系統示教狀態下將操作者手動加工過程自動生成ISO代碼，以便下一零件的自動加工。實踐證明該機床操作方便，降低了操作者勞動強度，提高了產品質量，為下一道工序生產創造了良好條件。而改造所需費用僅是購買簡易數控車床價格的一半。

　

    作者單位：河北師范大學職業技術學院(石家莊市：050031)　

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