【文章內(nèi)容簡介】 ，功能滿足當前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展要求等。 （ 4）落實參與改造人員和責任。改造是一個系統(tǒng)工程，人員配備十分重要。除了人員的素質(zhì)條件外，根據(jù)項目的大小，合理地確定人數(shù)與分工是關(guān)鍵。人員太少不利于開展工作，人員太多也容易引起混亂。根據(jù)各個劃分開的子系統(tǒng)，確定人員職責，有主有次，便于組織與協(xié)調(diào)。如果項目 采用對外合作形式，更需在目標明確的前提下，界定分工，確定技術(shù)協(xié)調(diào)人。 （ 5）改造范圍與周期的確定。有時數(shù)控機床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機床全部電氣系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)科學的測定和分析決定其改造范圍。停機改造的周期，根據(jù)各企業(yè)的實際情況確定，考慮因素有生產(chǎn)緊張程度、人員技術(shù)水平、準備工作充分程度、新系統(tǒng)大小與復雜程度，甚至還包括天氣情況等。 改造前的技術(shù)準備 改造前的技術(shù)準備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功。技術(shù)準備包括： （ 1） 機械部分準備。為配合電氣改造而需進行的機械大修改造的測量、計算、設(shè)計、繪圖、零件制作等應(yīng)先期完成。同時對停機后需拆、改、加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃完畢，提出明確要求，與整個改造工作銜接得當。 （ 2） 新系統(tǒng)電氣資料消化。新系統(tǒng)有許多新功能、新要求、新技術(shù)，因此改造北京廣播電視大學 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 9 前應(yīng)熟悉技術(shù)資料，包括系統(tǒng)原理說明，線路圖、 PLC 梯形圖及文本、安裝調(diào)試說明、使用手冊、 編程于冊等。要有充裕的時間來對上述資料進行翻譯（進口系統(tǒng)），消化、整理、核對，做到思路清晰，層次分明。 （ 3）新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計。根據(jù)每臺設(shè)備改造范圍不同，需事先設(shè)計接口部分轉(zhuǎn)換，若全部改造的，應(yīng) 設(shè) 計機電轉(zhuǎn)換接口、操作而板控制 與配置、互聯(lián)部分接點、參數(shù)測量點、維修位置等，要求操作與維修方便、合理，線路走向通順、中間連接點少，強弱電干擾最小，備有適當裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，必要時需 自行 制作轉(zhuǎn)換接口。 （ 4）操作、編程人員的技術(shù)培訓。機床電氣系統(tǒng)改造后，必然對操作、編程人員帶來新的要求。因此提前對操作人員和編程人員進行新系統(tǒng)知識培訓十分重要，否則將影響改造后的機床迅速投入生產(chǎn)。培訓內(nèi)容一般應(yīng)包括新的操作面板配置、功能、指示含義；新系統(tǒng)的功能范圍、使用方法及與舊系統(tǒng)的 差別；維護保養(yǎng)要求；編程標準與自動化編程等。重點是弄懂、弄通操作說明書和編程說明書。 （ 5）調(diào)試步驟與驗收標準的確定。新的電氣系統(tǒng)改造完以后，怎樣進行調(diào)試以及確定合理的驗收標準，也是技術(shù)準備工作的重要一環(huán)。調(diào)試工作涉及機械、液壓、電氣、控制、傳感等，因此必須山項目負責人進行，其他人員配合。調(diào)試步驟可從簡到繁，從小到大，從里到外進行，也可先局部后全局，先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進行。驗收標準是對新系統(tǒng)的考核，制定時必須實事求是，過高或過低的標準都會對改造工作產(chǎn)生負面影響。標準一旦確定下來，不能輕易修改，因為它牽涉到整個 改造工作的各個環(huán)節(jié)。 改造的實施 準備 工 作就緒后，即可進 入 改造的實施階段。實施階段內(nèi)容按時間順序分為： （ 1）原機床的全面保養(yǎng)。機床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對機床作一次改造前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導參考作用，又可在改造結(jié)束時作對比分析用。 （ 2）保留的電氣部分最佳化調(diào)整。若對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對保留電氣部分進行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強電部分的零件更換，電動機的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污 染的清潔，通風冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動裝置的最 大 化調(diào)整，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等。只有對保留的電氣部分做好過細的最佳化調(diào)整工作，才能保證改造后的機床有較低的故障率。 （ 3）原系統(tǒng)拆除。原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆（局部改造情況下）。在拆的過程中也會發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計中的欠缺之處，應(yīng)及時補充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門別類，妥善保管，以備萬一改造不成功或局部失敗時恢復使用。還有一定使用價值的，可作其他機床備件北京廣播電視大學 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 10 用。切忌大手大腳，亂扔亂放。 （ 4）合理安排 新系統(tǒng)位置及布線。根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計圖紙，合理進行新系統(tǒng)配置，包括箱體固定、面板安放、線路走向和固定、調(diào)整元器件位置、密封及必要裝飾等。連線工作必須分工明確，有人復查檢驗，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。 （ 5）調(diào)試。調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先檢測安全保護系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。 驗收及后期工作 驗收工作應(yīng)聘請有關(guān)的專業(yè)人員共同參加，并按已制定的驗收標準進行。改造的后期工作也很重要，它有利于項口技術(shù)水平的提高和使設(shè)備盡早投產(chǎn)。驗收及后期工作包括： （ 1）機床機械性能驗收。經(jīng)過機械修理和改造以及全面保養(yǎng)，機床的各項機械性能應(yīng)達到要求，幾何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。 （ 2）電氣控制功能和控制精度驗收。電氣控制的各項功能必須達到動作正常，靈敏可靠。 控制精度應(yīng)由系統(tǒng)本身的功能（如步進尺寸等）與標準計量器具（如激光干涉儀、坐標測量儀等）對照檢查，達到精度范圍之內(nèi)。同時還應(yīng) 與改造前機床的各項功能和精度做出對比。獲得量化的指標差。 （ 3）試件切削驗收?？梢詤⒄諊鴥?nèi)外有關(guān)數(shù)控機床切削試件標準，在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削。試件切削可驗收機床剛度、切削力，噪聲、運動軌跡，關(guān)聯(lián)動作等，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用。 （ 4）圖紙、資料驗收。機床改造完后，應(yīng)及時將圖紙（包括原理圖、配置圖、接線圖、梯形圖等）、資料（包括各類說明書）、改造檔案（包括改造前、后的各種記錄）匯總、整理、移交入檔。保持資料的完整、有效，連續(xù)，這對該設(shè)備的今后穩(wěn)定運行是十分重要的。 （ 5）總結(jié)、提高 。每次改造結(jié)束后應(yīng)及時總結(jié)，既有利于提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平，也有利于整個企業(yè)的技術(shù)進步。 機床 數(shù)控 化 主要機械部件的改造 一臺新的數(shù)控機床，在設(shè)計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；功率大：便于操作和維修。機床數(shù)控 化 改造時也應(yīng)盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機床的要求，還應(yīng)對北京廣播電視大學 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 11 主要部件進行相應(yīng)的改造使其達到一定的設(shè)計要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。 齒輪副 一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數(shù)控機床上使用的 齒輪精度等級都比普通機床高。在結(jié)構(gòu)上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床加工精度。 進給軸的改造 普通機床的 X 軸和 Z 軸均由同一電動機驅(qū)動，走刀運動經(jīng)走刀箱傳動絲杠及溜板箱，獲得不同的工件螺距即 Z 軸運動；走刀運動經(jīng)走刀箱傳動光桿及溜板箱，獲得不同的進刀量即 X 軸運動。普通 機 床數(shù)控化改造時一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用進給伺服（或步進）傳動鏈分別代替，具體體現(xiàn)為： Z 軸：縱向電動機 ─ 減速箱（或聯(lián)軸器） ─ 縱向滾珠絲杠 ─ 大拖板，縱向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量和螺距。 X 軸：橫向電動機 ─ 減速箱（或聯(lián)軸器） ─ 橫向滾珠絲杠 ─ 橫滑板，橫向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量。 改造后整個傳動鏈的傳動精度在保證機床剛性的前提下，與滾珠絲杠副的選擇和布置結(jié)構(gòu)形式、機床導軌的精度情況等有很大的關(guān)系。 絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可 采用滑動絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于 6 級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在 90％以上；精度高，壽命長；起動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電動機起動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。 1. 滾珠絲杠副的選擇和布置結(jié)構(gòu)形式 絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠 ，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于 6 級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在 90％以上；精度高，壽命長；起動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電動機起動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。 普通 機 床大多采用的是 T 型絲杠等滑動絲杠副，與滾珠絲杠副相比摩擦阻力大、北京廣播電視大學 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 12 傳動效率低，不能適應(yīng)于高速運動。另外由于磨損快，造成其精度保持性和壽命低等，在進行普通機床數(shù)控化改 造時往往都將其更換為滾珠絲杠副。滾珠絲杠副有以下一些特點：摩擦損失小，傳動效率高；若使用的絲杠螺母預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高傳動剛度；摩擦阻力小，幾乎與運動速度無關(guān)，動靜摩擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；磨損小，壽命長、精度保持性好。但應(yīng)注意，由于滾珠絲杠副不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，因此絲杠立式和傾斜使用時，應(yīng)增加制動裝置或平衡裝置。 滾珠絲杠副根據(jù)其滾珠的回轉(zhuǎn)方式可以分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)形式又可以分為雙螺母和單螺 母。在進行改造時應(yīng)根據(jù)具體情況和結(jié)構(gòu)形式來定，由于外循環(huán)式絲杠副螺母回珠器在螺母外邊，所以很容易損壞而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，而內(nèi)循環(huán)式的回珠器在螺母副內(nèi)部，不存在卡死和脫落現(xiàn)象。由于雙螺母不僅裝配、預(yù)緊調(diào)整等比單螺母方便，而且其傳動剛性比單螺母也好，所以只要結(jié)構(gòu)和機床空間滿足要求，在普通機床數(shù)控化改造中多選內(nèi)循環(huán)式雙螺母結(jié)構(gòu)。 改造時各軸滾珠絲杠的直徑一般都是與原 T 型絲杠直徑相近，對有特殊要求的機床還應(yīng)根據(jù)桿系的穩(wěn)定性計算其臨界轉(zhuǎn)速，最終確定滾珠絲杠的直徑。絲杠導程在滿足機床改造后性能的前提下越小，對機床的傳動精度 越有利。機床的傳動精度在保證機床剛性的情況下，與絲杠副本身的精度和軸承布置形式有很大的關(guān)系，一般在普通機床改造中絲杠副選 P4 級即可滿足要求，特殊精密機床選 P3 級甚至更高。 因此本文中采用的是內(nèi)循環(huán)式 的回珠器 和 雙螺母的結(jié)構(gòu)形式 。 2. 機床導軌 對數(shù)控 機 床來說，導軌除應(yīng)具有普通 機 床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、耐磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。 普通機床導軌大多采用的是滑動導軌，其動、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時間后都會 有不同程度的磨損，對機床傳動精度和其保持性帶來很大的影響。因此在對其進行數(shù)控化改造的同時必須針對機床導軌狀況進行必要的檢修處理，對于磨損較嚴重的更要進行大修，即進行磨削、淬火、貼塑、配刮等處理，同時采用合理的潤滑，充分保證其精度。 3. 電動機與絲杠的連接 在滿足機床要求的前提下，為減少中間環(huán)節(jié)帶來的傳動誤差，多將電動機與絲杠副通過聯(lián)軸器直接連接，這要根據(jù)改造中實際情況來定。一般對于小型 機 床，由于空間尺寸有限，特別是 X 軸，電機與絲杠副不能直連，多采用齒輪副或同步帶輪來傳動；無論是采用齒輪還是同步帶輪來傳動， 其傳動間隙的消除是比較關(guān)鍵的。齒輪傳動中常用的方法有錯齒消隙法、偏心軸調(diào)整法等，同步帶輪傳動中多采用調(diào)整中心距或張緊輪消隙法。 北京廣播電視大學 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 13 主軸部分的改造 機 床主軸帶動工件以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)是車削加工中的主運動，消耗機床大部分動力。普通 機 床由主電動機經(jīng)皮帶傳動，經(jīng)主軸變速箱帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸箱經(jīng)手動或自動變速獲得 9～ 24 級轉(zhuǎn)速，通過電磁或液壓離合器操縱主軸的變速和正反轉(zhuǎn)，而數(shù)控車床主軸箱由電主軸或傳統(tǒng)機械主軸單元加變頻電動機和變頻器組成。 普通 機 床在數(shù)控化改造時大部分情況下保留原主軸箱，不做改動或少做改動。如需改 動則要注意以下幾點： 如原主軸含液壓操縱主軸的變速、正反轉(zhuǎn)和潤滑功能，則需對其增裝單獨普通電動機加以驅(qū)動，避免液壓系統(tǒng)受到主電動機正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變換而失靈。 如不需要原有機械變速換擋時，則需將主軸箱內(nèi)齒輪組固定在一恒定的速度鏈上，摩擦片也應(yīng)焊死以免因為誤操作出現(xiàn)事故。 機床能否進行螺紋加工是主軸部分數(shù)控化改造的另一重要部分，傳統(tǒng) 機 床加工螺紋時往往是通過掛輪組來完成，加工不同的螺紋則需不同的掛輪組，操作起來十分麻煩。 數(shù)控改造時，通常在主軸末端或掛輪架處增裝一光電編碼器，其轉(zhuǎn)速與主軸轉(zhuǎn)速一致，主軸轉(zhuǎn)一周，光電碼 盤轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，通過反饋給系統(tǒng)控制進給軸與主軸的同步性，從而加工出理想螺距的螺紋。根據(jù)其編碼方式的不同，光電碼盤可分