普通車床數控化改造分析及選擇
2010年12月06日 13:54點擊：624作者：默認來源：>>進入該公司展臺
一、普通車床數控化改造分析
數控車床作為機電一體化的典型產品，是機械制造業中使用量zui大、覆蓋面zui廣的一種數控機床，主要用于加工各種軸類、盤類等回轉體零件。其可以很好地解決現代制造中的復雜形狀回轉類零件的加工問題，能穩定加工質量，提高勞動生產率。但其價格較昂貴、一次性投資大，往往使企業心有余而力不足。我國作為機床大國，數控化的道路漫長，對普通車床進行數控化改造是一條節約資金、快速有效的途徑。普通車床的數控化改造具有針對性強、大大節約原材料和資金以及擴大機床應用范圍等優點，因此，走改造之路不失為上策。
（一）可行性
普通車床改造成數控車床是指對普通車床某些部位機械結構做一定的改造，加上數控裝置，從而使普通車床具有數控加工能力。
從提高資本效率出發，改造閑置設備，能發揮車床的原有功能和改造后的新增功能，提高機床的使用價值；數控改造費用低，減少了投資額，經濟性好。數控改造費用僅為新購一臺數控車床費用的15％。25％，同購置新車床相比，一般可以節省75％～85％的費用；增強了功能，如圓弧加工、錐度加工，這是傳統加工方法難以實現的；交貨期短，可滿足生產急需。
（二）市場效益
機床數控化改造的市場在我國還有很大的發展空間，現在我國機床數控化率不到3％。用普通車床加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長。社會擁有大量的普通車床，把這種車床改造為數控車床，會收到良好的經濟效益。還有許多學校的實習工廠，如果把普通車床改造為數控機床，在降低成本的同時，又方便了教學和培訓的各環節。
二、普通車床數控化改造的內容
車床的數控化改造主要內容包括以下幾點：一是技術更新或技術創新。為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造；其二是恢復車床十八項精度，對存在的故障部分進行診斷并恢復；其三是翻新。為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度，對其不滿足生產要求的CNC系統以CNC進行更新；其四是NC化，在普通車床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床。具體內容包括：總體設計方案的確定、對機床導軌進行改造設計和自動回轉刀架的選型和安裝等。
三、數控裝置的選擇
分析了改造的可行性和確定改造內容后，應進行有針對性的數控系統裝置的選擇。
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*、服務方便的原則選擇數控系統。在經濟能力許可的情況下，盡量選用產品。此類數控系統，零件篩選嚴格、制造工藝規范可靠，對出現的因電器元件故障或提前失效引起的設備故障，有*的預防作用。而且也應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，還可能潛伏由于數控系統復雜程度的增加而帶來的故障率增加的隱患。數控系統主要有三種類型：開環數控系統、半閉環數控系統和閉環數控系統。在改造時應根據具體情況進行選擇，在實際的改造過程中通常采用開環數控系統和半閉環數控系統。
（一）步進電動機驅動，沒有檢測反饋的開環數控系統
該系統的主要特征是控制電路變換一次指令脈沖信號，電動機就轉動一個步距角。數控系統輸出的進給指令信號通過環形分配器來控制驅動電路，它以變換脈沖的個數來控制坐標位移量，以變換脈沖的頻率來控制位移速度，以變換脈沖的分配順序來控制位移方向。因此，該控制方式的zui大特點是控制方便、結構簡單、價格便宜。但機械傳動誤差沒有經過反饋校正，位移精度不高。早期的數控改造均采用該控制方式，該類控制方式所配的數控裝置也多由單片機或單扳機組成，使得整個控制系統的價格較低。
（二）交／直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統
半閉環系統檢測元件安裝在伺服電動機或絲杠端部，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環系統的精度低，但其結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機做成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。選擇數控系統時主要是根據數控改造后車床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。
四、結論
經過探討，我們認為普通車床的數控化改造是企業和相關專業學校實現產業和教學數控化的一個經濟有效的途徑。改造時采用開環數控系統結構簡單、價格便宜，但缺點是位移精度不高；相對而言，采用半閉環數控系統在精度上要比開環控制系統的高；而閉環控制系統價格較高。相關人員可根據自身情況進行選擇。（文章來源：弗戈工業在線）
數控車床作為機電一體化的典型產品，是機械制造業中使用量zui大、覆蓋面zui廣的一種數控機床，主要用于加工各種軸類、盤類等回轉體零件。其可以很好地解決現代制造中的復雜形狀回轉類零件的加工問題，能穩定加工質量，提高勞動生產率。但其價格較昂貴、一次性投資大，往往使企業心有余而力不足。我國作為機床大國，數控化的道路漫長，對普通車床進行數控化改造是一條節約資金、快速有效的途徑。普通車床的數控化改造具有針對性強、大大節約原材料和資金以及擴大機床應用范圍等優點，因此，走改造之路不失為上策。
（一）可行性
普通車床改造成數控車床是指對普通車床某些部位機械結構做一定的改造，加上數控裝置，從而使普通車床具有數控加工能力。
從提高資本效率出發，改造閑置設備，能發揮車床的原有功能和改造后的新增功能，提高機床的使用價值；數控改造費用低，減少了投資額，經濟性好。數控改造費用僅為新購一臺數控車床費用的15％。25％，同購置新車床相比，一般可以節省75％～85％的費用；增強了功能，如圓弧加工、錐度加工，這是傳統加工方法難以實現的；交貨期短，可滿足生產急需。
（二）市場效益
機床數控化改造的市場在我國還有很大的發展空間，現在我國機床數控化率不到3％。用普通車床加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長。社會擁有大量的普通車床，把這種車床改造為數控車床，會收到良好的經濟效益。還有許多學校的實習工廠，如果把普通車床改造為數控機床，在降低成本的同時，又方便了教學和培訓的各環節。
二、普通車床數控化改造的內容
車床的數控化改造主要內容包括以下幾點：一是技術更新或技術創新。為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造；其二是恢復車床十八項精度，對存在的故障部分進行診斷并恢復；其三是翻新。為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度，對其不滿足生產要求的CNC系統以CNC進行更新；其四是NC化，在普通車床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床。具體內容包括：總體設計方案的確定、對機床導軌進行改造設計和自動回轉刀架的選型和安裝等。
三、數控裝置的選擇
分析了改造的可行性和確定改造內容后，應進行有針對性的數控系統裝置的選擇。
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*、服務方便的原則選擇數控系統。在經濟能力許可的情況下，盡量選用產品。此類數控系統，零件篩選嚴格、制造工藝規范可靠，對出現的因電器元件故障或提前失效引起的設備故障，有*的預防作用。而且也應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，還可能潛伏由于數控系統復雜程度的增加而帶來的故障率增加的隱患。數控系統主要有三種類型：開環數控系統、半閉環數控系統和閉環數控系統。在改造時應根據具體情況進行選擇，在實際的改造過程中通常采用開環數控系統和半閉環數控系統。
（一）步進電動機驅動，沒有檢測反饋的開環數控系統
該系統的主要特征是控制電路變換一次指令脈沖信號，電動機就轉動一個步距角。數控系統輸出的進給指令信號通過環形分配器來控制驅動電路，它以變換脈沖的個數來控制坐標位移量，以變換脈沖的頻率來控制位移速度，以變換脈沖的分配順序來控制位移方向。因此，該控制方式的zui大特點是控制方便、結構簡單、價格便宜。但機械傳動誤差沒有經過反饋校正，位移精度不高。早期的數控改造均采用該控制方式，該類控制方式所配的數控裝置也多由單片機或單扳機組成，使得整個控制系統的價格較低。
（二）交／直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統
半閉環系統檢測元件安裝在伺服電動機或絲杠端部，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環系統的精度低，但其結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機做成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。選擇數控系統時主要是根據數控改造后車床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。
四、結論
經過探討，我們認為普通車床的數控化改造是企業和相關專業學校實現產業和教學數控化的一個經濟有效的途徑。改造時采用開環數控系統結構簡單、價格便宜，但缺點是位移精度不高；相對而言，采用半閉環數控系統在精度上要比開環控制系統的高；而閉環控制系統價格較高。相關人員可根據自身情況進行選擇。（文章來源：弗戈工業在線）
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