【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，功能滿足當(dāng)前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展要求等。 （ 4）落實(shí)參與改造人員和責(zé)任。改造是一個(gè)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(xiàng)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(gè)劃分開的子系統(tǒng)，確定人員職責(zé)，有主有次，便于組織與協(xié)調(diào)。如果項(xiàng)目 采用對(duì)外合作形式，更需在目標(biāo)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(shí)數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機(jī)床全部電氣系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)科學(xué)的測(cè)定和分析決定其改造范圍。停機(jī)改造的周期，根據(jù)各企業(yè)的實(shí)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(zhǔn)備工作充分程度、新系統(tǒng)大小與復(fù)雜程度，甚至還包括天氣情況等。 改造前的技術(shù)準(zhǔn)備 改造前的技術(shù)準(zhǔn)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(zhǔn)備包括： （ 1） 機(jī)械部分準(zhǔn)備。為配合電氣改造而需進(jìn)行的機(jī)械大修改造的測(cè)量、計(jì)算、設(shè)計(jì)、繪圖、零件制作等應(yīng)先期完成。同時(shí)對(duì)停機(jī)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(gè)改造工作銜接得當(dāng)。 （ 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(xué) 2020 秋級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 9 前應(yīng)熟悉技術(shù)資料，包括系統(tǒng)原理說(shuō)明，線路圖、 PLC 梯形圖及文本、安裝調(diào)試說(shuō)明、使用手冊(cè)、 編程于冊(cè)等。要有充裕的時(shí)間來(lái)對(duì)上述資料進(jìn)行翻譯（進(jìn)口系統(tǒng)），消化、整理、核對(duì)，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(jì)。根據(jù)每臺(tái)設(shè)備改造范圍不同，需事先設(shè)計(jì)接口部分轉(zhuǎn)換，若全部改造的，應(yīng) 設(shè) 計(jì)機(jī)電轉(zhuǎn)換接口、操作而板控制 與配置、互聯(lián)部分接點(diǎn)、參數(shù)測(cè)量點(diǎn)、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(diǎn)少，強(qiáng)弱電干擾最小，備有適當(dāng)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(shí)需 自行 制作轉(zhuǎn)換接口。 （ 4）操作、編程人員的技術(shù)培訓(xùn)。機(jī)床電氣系統(tǒng)改造后，必然對(duì)操作、編程人員帶來(lái)新的要求。因此提前對(duì)操作人員和編程人員進(jìn)行新系統(tǒng)知識(shí)培訓(xùn)十分重要，否則將影響改造后的機(jī)床迅速投入生產(chǎn)。培訓(xùn)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(hù)保養(yǎng)要求；編程標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化編程等。重點(diǎn)是弄懂、弄通操作說(shuō)明書和編程說(shuō)明書。 （ 5）調(diào)試步驟與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的確定。新的電氣系統(tǒng)改造完以后，怎樣進(jìn)行調(diào)試以及確定合理的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，也是技術(shù)準(zhǔn)備工作的重要一環(huán)。調(diào)試工作涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、傳感等，因此必須山項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行，其他人員配合。調(diào)試步驟可從簡(jiǎn)到繁，從小到大，從里到外進(jìn)行，也可先局部后全局，先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進(jìn)行。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)新系統(tǒng)的考核，制定時(shí)必須實(shí)事求是，過高或過低的標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)對(duì)改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響。標(biāo)準(zhǔn)一旦確定下來(lái)，不能輕易修改，因?yàn)樗鼱可娴秸麄€(gè) 改造工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。 改造的實(shí)施 準(zhǔn)備 工 作就緒后，即可進(jìn) 入 改造的實(shí)施階段。實(shí)施階段內(nèi)容按時(shí)間順序分為： （ 1）原機(jī)床的全面保養(yǎng)。機(jī)床經(jīng)長(zhǎng)期使用后，會(huì)不同程度地在機(jī)械、液壓、潤(rùn)滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對(duì)機(jī)床作一次改造前的幾何精度、尺寸精度測(cè)量，記錄在案。這樣既可對(duì)改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時(shí)作對(duì)比分析用。 （ 2）保留的電氣部分最佳化調(diào)整。若對(duì)電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對(duì)保留電氣部分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強(qiáng)電部分的零件更換，電動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污 染的清潔，通風(fēng)冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動(dòng)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(duì)保留的電氣部分做好過細(xì)的最佳化調(diào)整工作，才能保證改造后的機(jī)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(duì)照原圖紙，仔細(xì)進(jìn)行，及時(shí)在圖紙上作出標(biāo)記，防止遺漏或過拆（局部改造情況下）。在拆的過程中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的欠缺之處，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)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(wàn)一改造不成功或局部失敗時(shí)恢復(fù)使用。還有一定使用價(jià)值的，可作其他機(jī)床備件北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 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(jì)圖紙，合理進(jìn)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(fù)查檢驗(yàn)，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無(wú)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(jìn)行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜，隨時(shí)記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先檢測(cè)安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)必須清理干凈，無(wú)多余物品；各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)拖板處于全行程中心位置；能空載試驗(yàn)的，先空載后加載；能模擬試驗(yàn)的，先模擬后實(shí)動(dòng)；能手動(dòng)的，先手動(dòng)后自動(dòng)。 驗(yàn)收及后期工作 驗(yàn)收工作應(yīng)聘請(qǐng)有關(guān)的專業(yè)人員共同參加，并按已制定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。改造的后期工作也很重要，它有利于項(xiàng)口技術(shù)水平的提高和使設(shè)備盡早投產(chǎn)。驗(yàn)收及后期工作包括： （ 1）機(jī)床機(jī)械性能驗(yàn)收。經(jīng)過機(jī)械修理和改造以及全面保養(yǎng)，機(jī)床的各項(xiàng)機(jī)械性能應(yīng)達(dá)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(yàn)收。電氣控制的各項(xiàng)功能必須達(dá)到動(dòng)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(jìn)尺寸等）與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具（如激光干涉儀、坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等）對(duì)照檢查，達(dá)到精度范圍之內(nèi)。同時(shí)還應(yīng) 與改造前機(jī)床的各項(xiàng)功能和精度做出對(duì)比。獲得量化的指標(biāo)差。 （ 3）試件切削驗(yàn)收。可以參照國(guó)內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機(jī)床切削試件標(biāo)準(zhǔn)，在有資格的操作工、編程人員配合下進(jìn)行試切削。試件切削可驗(yàn)收機(jī)床剛度、切削力，噪聲、運(yùn)動(dòng)軌跡，關(guān)聯(lián)動(dòng)作等，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用。 （ 4）圖紙、資料驗(yàn)收。機(jī)床改造完后，應(yīng)及時(shí)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(shuō)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(duì)該設(shè)備的今后穩(wěn)定運(yùn)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(shí)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(gè)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。 機(jī)床 數(shù)控 化 主要機(jī)械部件的改造 一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到：有高的靜動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無(wú)間隙；功率大：便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控 化 改造時(shí)也應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對(duì)北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 11 主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。 齒輪副 一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動(dòng)精度，數(shù)控機(jī)床上使用的 齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無(wú)間隙傳動(dòng)，因而改造時(shí)，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求，以保證機(jī)床加工精度。 進(jìn)給軸的改造 普通機(jī)床的 X 軸和 Z 軸均由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，走刀運(yùn)動(dòng)經(jīng)走刀箱傳動(dòng)絲杠及溜板箱，獲得不同的工件螺距即 Z 軸運(yùn)動(dòng)；走刀運(yùn)動(dòng)經(jīng)走刀箱傳動(dòng)光桿及溜板箱，獲得不同的進(jìn)刀量即 X 軸運(yùn)動(dòng)。普通 機(jī) 床數(shù)控化改造時(shí)一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用進(jìn)給伺服（或步進(jìn)）傳動(dòng)鏈分別代替，具體體現(xiàn)為： Z 軸：縱向電動(dòng)機(jī) ─ 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(dòng)機(jī) ─ 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(gè)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度在保證機(jī)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(jī)床導(dǎo)軌的精度情況等有很大的關(guān)系。 絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。被加工件精度要求不高時(shí)可 采用滑動(dòng)絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于 6 級(jí)，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動(dòng)絲杠相對(duì)滾珠絲杠價(jià)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(dòng)效率可在 90％以上；精度高，壽命長(zhǎng)；起動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近，可以降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。被加工件精度要求不高時(shí)可采用滑動(dòng)絲杠 ，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于 6 級(jí)，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動(dòng)絲杠相對(duì)滾珠絲杠價(jià)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(dòng)效率可在 90％以上；精度高，壽命長(zhǎng)；起動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近，可以降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。 普通 機(jī) 床大多采用的是 T 型絲杠等滑動(dòng)絲杠副，與滾珠絲杠副相比摩擦阻力大、北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 12 傳動(dòng)效率低，不能適應(yīng)于高速運(yùn)動(dòng)。另外由于磨損快，造成其精度保持性和壽命低等，在進(jìn)行普通機(jī)床數(shù)控化改 造時(shí)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(diǎn)：摩擦損失小，傳動(dòng)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(dòng)剛度；摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，動(dòng)靜摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；磨損小，壽命長(zhǎng)、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(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此絲杠立式和傾斜使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)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(jìn)行改造時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況和結(jié)構(gòu)形式來(lái)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(dòng)剛性比單螺母也好，所以只要結(jié)構(gòu)和機(jī)床空間滿足要求，在普通機(jī)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(shí)各軸滾珠絲杠的直徑一般都是與原 T 型絲杠直徑相近，對(duì)有特殊要求的機(jī)床還應(yīng)根據(jù)桿系的穩(wěn)定性計(jì)算其臨界轉(zhuǎn)速，最終確定滾珠絲杠的直徑。絲杠導(dǎo)程在滿足機(jī)床改造后性能的前提下越小，對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)精度 越有利。機(jī)床的傳動(dòng)精度在保證機(jī)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(jī)床改造中絲杠副選 P4 級(jí)即可滿足要求，特殊精密機(jī)床選 P3 級(jí)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(jī)床導(dǎo)軌 對(duì)數(shù)控 機(jī) 床來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通 機(jī) 床導(dǎo)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(shí)要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑。 普通機(jī)床導(dǎo)軌大多采用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，其動(dòng)、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時(shí)間后都會(huì) 有不同程度的磨損，對(duì)機(jī)床傳動(dòng)精度和其保持性帶來(lái)很大的影響。因此在對(duì)其進(jìn)行數(shù)控化改造的同時(shí)必須針對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌狀況進(jìn)行必要的檢修處理，對(duì)于磨損較嚴(yán)重的更要進(jìn)行大修，即進(jìn)行磨削、淬火、貼塑、配刮等處理，同時(shí)采用合理的潤(rùn)滑，充分保證其精度。 3. 電動(dòng)機(jī)與絲杠的連接 在滿足機(jī)床要求的前提下，為減少中間環(huán)節(jié)帶來(lái)的傳動(dòng)誤差，多將電動(dòng)機(jī)與絲杠副通過聯(lián)軸器直接連接，這要根據(jù)改造中實(shí)際情況來(lái)定。一般對(duì)于小型 機(jī) 床，由于空間尺寸有限，特別是 X 軸，電機(jī)與絲杠副不能直連，多采用齒輪副或同步帶輪來(lái)傳動(dòng)；無(wú)論是采用齒輪還是同步帶輪來(lái)傳動(dòng)， 其傳動(dòng)間隙的消除是比較關(guān)鍵的。齒輪傳動(dòng)中常用的方法有錯(cuò)齒消隙法、偏心軸調(diào)整法等，同步帶輪傳動(dòng)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(xué) 2020 秋級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 13 主軸部分的改造 機(jī) 床主軸帶動(dòng)工件以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)是車削加工中的主運(yùn)動(dòng)，消耗機(jī)床大部分動(dòng)力。普通 機(jī) 床由主電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)，經(jīng)主軸變速箱帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸箱經(jīng)手動(dòng)或自動(dòng)變速獲得 9～ 24 級(jí)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(jī)械主軸單元加變頻電動(dòng)機(jī)和變頻器組成。 普通 機(jī) 床在數(shù)控化改造時(shí)大部分情況下保留原主軸箱，不做改動(dòng)或少做改動(dòng)。如需改 動(dòng)則要注意以下幾點(diǎn)： 如原主軸含液壓操縱主軸的變速、正反轉(zhuǎn)和潤(rùn)滑功能，則需對(duì)其增裝單獨(dú)普通電動(dòng)機(jī)加以驅(qū)動(dòng)，避免液壓系統(tǒng)受到主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變換而失靈。 如不需要原有機(jī)械變速換擋時(shí)，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?yàn)檎`操作出現(xiàn)事故。 機(jī)床能否進(jìn)行螺紋加工是主軸部分?jǐn)?shù)控化改造的另一重要部分，傳統(tǒng) 機(jī) 床加工螺紋時(shí)往往是通過掛輪組來(lái)完成，加工不同的螺紋則需不同的掛輪組，操作起來(lái)十分麻煩。 數(shù)控改造時(shí)，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(jìn)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