【文章內(nèi)容簡介】 多企業(yè)采用自動機床、組合機床和專用機床組成自 動或半自動生產(chǎn)線。但是，采用這種自動、高效的設(shè)備，需要很大的初期投資以及較長的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件（如汽車、拖拉機、家用電器等工業(yè)主要零件的生產(chǎn)） 下，電子電器 才會有顯著的經(jīng)濟效益。 立式鉆床數(shù)控化改造的市場 機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在機床上增加微型計算機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預(yù)訂的加工工藝目標(biāo)。 數(shù)控機床是綜合了微電子、自動控制、自動檢測等先進技術(shù)的新型機床，適宜加工單件或小批 量、高精度、品種多、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對象時只需要更換零件加工程序，無需對機床作任何調(diào)整，所以能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。勞動量大大減少，降低了工人的勞動強度。 雖然數(shù)控機床的優(yōu)勢很大，但是對于制造企業(yè)，單純地靠購買數(shù)控機床來解決現(xiàn)狀，一方面需要大量的資金投人，另一方面，將原有的普通機床閑置，勢必造成一種浪費。眾所周知，制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，是推動國家技術(shù)進步的中堅力量。我國制造業(yè)水平與西方發(fā)達(dá)國家相比，總體水平偏低，企業(yè)經(jīng)濟實力有待進一步提高。因此為了節(jié)約資金、降 低成本，在原來普通機床的基礎(chǔ)上，進行數(shù)控化改造，是一種一舉兩得的有效途徑，既經(jīng)濟又快捷 .。 9 機床數(shù)控化改造的市場 我國目前機床總量 約為 400 萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有 萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到 4％。近 10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為 ～ 萬臺，年產(chǎn)值約為 18 億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6％。我國機床役齡 10 年以上的占60％以上； 10 年以下的機床中，自動 /半自動機床不到 20％， FMC/FMS 等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占 60％以上）。 裝備水平不高，更新速度低是制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要原因之一。我國 大多數(shù)制造行業(yè) 使用的裝備是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長 等缺點 ，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力 ， 直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。 立式鉆床簡介 Z5140A 鉆 床 （如圖 ）是由遼寧省丹東市機床有限責(zé)任公司研發(fā)、生產(chǎn)幷銷售的立式鉆床，具有精度高，剛性好，扭矩大，噪聲低，變速范圍廣等優(yōu)點，操作集中，使用維修方便。機床具有攻絲自動反轉(zhuǎn)機構(gòu)，主攻絲可實現(xiàn)自動正反轉(zhuǎn)，對于盲孔和定深孔攻絲極為方便。 多年來 Z5140A 型立式鉆床憑借其極高的適用范圍和性價比，在國內(nèi)鉆床銷售市場占有很大的比例。 10 圖 立式鉆床 床數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺點 數(shù)控化改造的內(nèi)容 立式鉆 床數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點： （ 1） 對立式鉆 床 精度的 恢復(fù) 以及 對 鉆床 存在的故障部分進行診斷并恢復(fù)； （ 2）數(shù)控 化 改造 ，在 原立式鉆 床上加數(shù)顯裝置，或數(shù)控系統(tǒng)，改造成 NC 機床； 11 （ 3） 翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對 立式鉆 床機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的 CNC 系統(tǒng)以最新 CNC 進行更新； （ 4）技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，滿足新工藝、 新技術(shù) 的要求 ，在原有 立式鉆 床基礎(chǔ)上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高 加工 水平和檔次。 立式鉆床 數(shù)控化改造的優(yōu)缺 點 （ 1）減少投資額、交貨期短 同購置新機床相比，一般可以節(jié)省 60％～ 80％的費用，改造費用低。只花新機床購置費用的 1/3，交貨期短。 （ 2） 機械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限 所利用的 立式鉆床 床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的 鉆床 性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來 立式鉆床 機械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。 （ 3）對 設(shè)備 掌握熟悉 、便于操作維修 購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。改 造的機床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。 （ 4） 可充分利用現(xiàn)有的條件 12 可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。 2 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計 一般鉆床數(shù)控系統(tǒng)改造的總體方案的應(yīng)包括以下內(nèi)容： Z 向步進電機與進給滾珠絲杠的聯(lián)結(jié)，滾珠絲杠支承結(jié)構(gòu)選擇等；電主軸選用，冷卻與潤滑； Z向進給滾珠絲杠副的計算與校核。然后根據(jù)設(shè)計任務(wù)、機床實際情況和要求提出幾個總體方案，進行綜合分析，比較和論證，最后選出一個合理的總體方案。 立式鉆床數(shù)控化改造設(shè)計任務(wù) 立式鉆床進給伺服系統(tǒng)設(shè)計計算： 此處為數(shù)控鉆床機械部分改造設(shè)計，包括脈沖當(dāng)量的確定、滾珠絲杠螺母副的設(shè)計、進給伺服系統(tǒng)的傳動計算；伺服電機的計算和選用；設(shè)計并繪制床示意圖，還有數(shù)控化改造的裝配圖。 (1)技術(shù)要求： 工作臺重量： 80kg 工件最大重量 :150kg 機床定位精度 : 機床重復(fù)定位精度 : 177。 工作臺進給速度 : 1～ 400mm/min 工作最快移動速度 : ?maxV 10m/min 13 X軸行程 : 600mm Y軸行程 : 600mm Z軸行程： 500mm 工作臺尺寸為： 1200179。 600 鉆孔直徑 d=Φ 20mm； 進給量 f=； 主軸 行程 L=1200mm。 步距角 ? =；脈沖當(dāng)量 ? =；啟動加速時間 T=25ms。 (2)機床坐標(biāo)設(shè)定 本機床使用 X 軸、 Y軸和 Z 軸組成的直角坐標(biāo)系進行定位和插補運動。其中，X軸為鉆床平面的左右方向， Y 軸為鉆床平面的前后 方向， Z軸為主軸的上下方向。 總體方案的確定 Z 向步進電機與進給滾珠絲杠的聯(lián)結(jié) 數(shù)控機床的進給機構(gòu)，采用伺服電機或步進電機與滾珠絲桿連接。一般采用連軸器直連，齒形同步帶連接或 運用齒輪相連。在許多場合，因結(jié)構(gòu)上的限制。特別是才用的伺服電機或混合式步進電機后，連軸器直連便成為電機與滾珠絲桿最為常見的的連接方法。 由于數(shù)控機床進給機構(gòu)速度快，如快進，快退的速度有是高速達(dá) 20M/MIN 以上，在整個過程中正反轉(zhuǎn)換頻繁。連軸器承受的瞬間沖擊較大，容易引起連軸器松動和扭轉(zhuǎn)，隨使用時間的增長，其松動和扭轉(zhuǎn)的 情況加劇。實際加工時主要表 14 現(xiàn)為各方向運動正常，編碼器反饋也正常，系統(tǒng)無報警，而運動卻始終無法與指令值相符，加工誤差越來越大，甚至造成加工零件的報廢。出現(xiàn)這種情況時，建議檢查一下連軸器。 連軸器按結(jié)構(gòu)可分為剛性連軸器和繞性連軸器兩種形式，可按其結(jié)構(gòu)分別加以處理。 （ 1） 剛性連軸器 剛性連軸器目前主要采用連軸套和錐銷的連接方法，而且大多進給電機軸上都備有平鍵。這種連接經(jīng)過一段時間使用圓錐銷開始松動，鍵槽側(cè)面的間隙逐漸增大，有時甚至引起錐銷脫落，造成加工零件尺寸不穩(wěn)定，解決的方法有兩種： ① 采用特制的小頭帶有螺紋的圓錐銷，用螺母加彈性墊片鎖緊，防止圓錐銷因快速轉(zhuǎn)換而引起的松動。該方法能很好 的解決圓錐銷松動的問題。彈性銷具有一定的彈性，能分解部分平鍵承受的餓的扭矩。當(dāng)然這種方法因圓錐銷小頭有螺母，必須確保連軸器有一定的回轉(zhuǎn)空間。 ② 采用一大一小的彈性銷取代圓錐銷連接，這種方法雖沒有用圓錐銷的連接的精度高，但能很好的解決圓錐銷松動問題，彈性銷具有一定的彈性，能分解部分平鍵的扭矩，而且結(jié)構(gòu)緊湊，裝配也十分方便。經(jīng)在維修中應(yīng)用，效果很好，但裝配時要注意，大小彈性要求互成 180 度裝配，否則會影響零 件加工的精度。 （ 2）繞性連軸器 繞性連軸器是數(shù)控機床廣泛采用的連軸器，它能補償因同軸度及垂直度誤差引起的“干涉”現(xiàn)象。在結(jié)構(gòu)容許的情況下，大部分?jǐn)?shù)控機床的伺服進給機構(gòu)都 15 采用繞性連軸器。但繞性連軸器裝配是很難把握錐套的松緊，如果錐形套漲開后的摩擦力不足，就使絲桿軸頭與電機軸頭之間產(chǎn)生相對的滑移扭轉(zhuǎn)，造成 數(shù)控機床工作運行中，被加工零件的尺寸呈現(xiàn)有規(guī)律的逐漸變化（有大變小或由小變大—— ，每次的變化基本是恒定的。如果調(diào)整機床快速移動速度后，這