【文章內容簡介】 ，功能滿足當前和今后若干年內的發(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。除了人員的素質條件外，根據項目的大小，合理地確定人數與分工是關鍵。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。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，確定技術協(xié)調人。 （ 5）改造范圍與周期的確定。有時數控機床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機床全部電氣系統(tǒng)，應根據科學的測定和分析決定其改造范圍。停機改造的周期，根據各企業(yè)的實際情況確定，考慮因素有生產緊張程度、人員技術水平、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。 改造前的技術準備 改造前的技術準備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功。技術準備包括： （ 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、設計、繪圖、零件制作等應先期完成。同時對停機后需拆、改、加工的部分等應事先規(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，因此改造北京廣播電視大學 2020 秋級機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設計 ) 9 前應熟悉技術資料，包括系統(tǒng)原理說明，線路圖、 PLC 梯形圖及文本、安裝調試說明、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)接口的轉換設計。根據每臺設備改造范圍不同，需事先設計接口部分轉換，若全部改造的，應 設 計機電轉換接口、操作而板控制 與配置、互聯(lián)部分接點、參數測量點、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、數模轉換等，必要時需 自行 制作轉換接口。 （ 4）操作、編程人員的技術培訓。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。培訓內容一般應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，怎樣進行調試以及確定合理的驗收標準，也是技術準備工作的重要一環(huán)。調試工作涉及機械、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。實施階段內容按時間順序分為： （ 1）原機床的全面保養(yǎng)。機床經長期使用后，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，又可在改造結束時作對比分析用。 （ 2）保留的電氣部分最佳化調整。若對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應對保留電氣部分進行保養(yǎng)和最佳化調整。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，伺服驅動裝置的最 大 化調整，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)設計中的欠缺之處，應及時補充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應分門別類，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 秋級機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設計 ) 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。根據新系統(tǒng)設計圖紙，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）調試。調試必須按事先確定的步驟和要求進行。調試人員應頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調試中首先檢測安全保護系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設備事故發(fā)生。調試現(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 驗收工作應聘請有關的專業(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，它有利于項口技術水平的提高和使設備盡早投產。驗收及后期工作包括： （ 1）機床機械性能驗收。經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達到要求，幾何精度應在規(guī)定的范圍內。 （ 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。同時還應 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諊鴥韧庥嘘P數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，關聯(lián)動作等，一般不宜采用產品零件作試件使用。 （ 4）圖紙、資料驗收。機床改造完后，應及時將圖紙（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)，這對該設備的今后穩(wěn)定運行是十分重要的。 （ 5）總結、提高 。每次改造結束后應及時總結，既有利于提高技術人員的業(yè)務水平，也有利于整個企業(yè)的技術進步。 機床 數控 化 主要機械部件的改造 一臺新的數控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大：便于操作和維修。機床數控 化 改造時也應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求，還應對北京廣播電視大學 2020 秋級機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設計 ) 11 主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。 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，數控機床上使用的 齒輪精度等級都比普通機床高。在結構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動，走刀運動經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構形式、機床導軌的精度情況等有很大的關系。 絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。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構形式 絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。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 秋級機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設計 ) 12 傳動效率低，不能適應于高速運動。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，動靜摩擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)，不易產生低速爬行現(xiàn)象；磨損小，壽命長、精度保持性好。但應注意，由于滾珠絲杠副不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉運動轉換為直線運動，或將直線運動轉換為旋轉運動，因此絲杠立式和傾斜使用時，應增加制動裝置或平衡裝置。 滾珠絲杠副根據其滾珠的回轉方式可以分為外循環(huán)和內循環(huán)兩種，根據螺母的結構形式又可以分為雙螺母和單螺 母。在進行改造時應根據具體情況和結構形式來定，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，而內循環(huán)式的回珠器在螺母副內部，不存在卡死和脫落現(xiàn)象。由于雙螺母不僅裝配、預緊調整等比單螺母方便，而且其傳動剛性比單螺母也好，所以只要結構和機床空間滿足要求，在普通機床數控化改造中多選內循環(huán)式雙螺母結構。 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根據桿系的穩(wěn)定性計算其臨界轉速，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循環(huán)式 的回珠器 和 雙螺母的結構形式 。 2. 機床導軌 對數控 機 床來說，導軌除應具有普通 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鍵的。齒輪傳動中常用的方法有錯齒消隙法、偏心軸調整法等，同步帶輪傳動中多采用調整中心距或張緊輪消隙法。 北京廣播電視大學 2020 秋級機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設計 ) 13 主軸部分的改造 機 床主軸帶動工件以不同轉速旋轉是車削加工中的主運動，消耗機床大部分動力。普通 機 床由主電動機經皮帶傳動，經主軸變速箱帶動主軸旋轉，主軸箱經手動或自動變速獲得 9～ 24 級轉速，通過電磁或液壓離合器操縱主軸的變速和正反轉，而數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、正反轉和潤滑功能，則需對其增裝單獨普通電動機加以驅動，避免液壓系統(tǒng)受到主電動機正反轉或轉速變換而失靈。 如不需要原有機械變速換擋時，則需將主軸箱內齒輪組固定在一恒定的速度鏈上，摩擦片也應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，其轉速與主軸轉速一致，主軸轉一周，光電碼 盤轉一轉，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。根據其編碼方式的不同，光電碼盤可分