普通机床数控化改造中的电气设计

普通机床数控化改造中的电气设计

发表时间：2018-06-05T16:10:14.750Z 来源：《基层建设》2018年第11期作者：沈迪强

[导读] 摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了普通机床数控化改造技术的飞跃，研究其中的电气设计问题，对于提升其整体改造效果具有极为关键的意义。

东北煤田地质局沈阳测试研究中心辽宁沈阳 110122

摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了普通机床数控化改造技术的飞跃，研究其中的电气设计问题，对于提升其整体改造效果具有极为关键的意义。文章概述了相关内容，分析了对机床进行数控化改造的主要内容，探讨了普通机床的数控化改造步骤，望对相关工作的开展有所裨益。

关键词：普通机床；数控化；改造；电气设计

1前言

随着普通机床数控化改造条件的不断变化，对其电气设计问题提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。

2概述

随着计算机技术的发展和应用，数控技术在机加工领域的应用也在不断的提高和创新。在进入20世纪70年代年以后，随着集成化电路的应用，使计算机的硬件实现了集成化和小型化。20世纪90年代以后，随着小型计算机的发展，使得小型个人计算机（PC）作为前端机来处理人机界面、编程、联网通信等变的更加方便。随着智能化技术的应用，数控系统的智能化水平也在不断提高。例如，人们应用自适应控制技术来检测数控过程中的一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的；将加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为平台，建立具有人工智能的操作系统等等。数控系统在机加工领域的应用，大大提高了机床的性能。如何提高和改善普通机床性能，成为机床行业的一个新课题。

3对机床进行数控化改造的主要内容

3.1对机床精度的恢复以及机床传动部分的改进

制造企业在生产以及发展过程中，如果长时间使用机床，且没有对其进行必要的维护，那么在导轨、轴承等部位必然会出现磨损情况，这对于机床的正常运行产生巨大的影响。因此在实际工作中，我们很有必要对机床进行改造。首先需要将旧机床进行机床大修，这样可以在一定程度上提高其精准度，从而达到新机床的制造标准。但是在实际工作中我们可以清楚的知道，在机床进行精度改造与机床大修存在着明显的不同，也就是说，机床数控改造应当进行精度的恢复以及传动部分的改进，只有这两个部分进行改造，才能够确保机床实现数控化与自动化要求。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极减速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。另外，在机床上还要加一些辅助装置，如冷却系统、空气过滤器、自动换刀装置、排屑装置等。

3.2选定数控系统

在对机床进行数控化改造的过程中，选定数控系统是关键的工作环节之一。在选择数控系统的过程中，相关工作人员应当考虑到以下两个方面的工作：首先，要求确保机床的功能多样化，使其功能得到充分发挥；其次，还要求数控系统在实际工作中提高其可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。

3.3电气系统的改造设计

机床数控化改造工作执行的过程中，通常情况下原机床的电气控制装置只能做报废处理，从而依据改造的需求来重新制作专门的电气控制装置。数控机床强电控制工作中，所必须要加以重视的关键在于，数控系统本身各个接口特性以及形式之间是否完全相配，不仅如此，还应当要尽可能的对于强点控制线路进行简化处理。

因此，在执行电气控制系统的改造设计工作之中，所需要加以遵循的原则在以下几个方面：在机床能够充分满足控制需求的情况之下，确保改造设计方案的经济性、简便性，在改造的过程中，要依据实际情况和条件，不能够盲目的追寻高参数以及全自动化，只要能够做到操作快捷、使用维修简便即可。而改造的设计方案之中，刀架电动机、冷却泵电动机、主轴电动机等几个部分实质是需要确保做到自动控制的。数控机床机电控制系统本身，除了要利用辅助运动装置以及辅助控制系统以外，还必须要将各个不同部分的开关、形成等纳入到自动化控制之中。改造完成之后的控制系统本身，不仅仅要能够保留住传统控制系统所具备的优势，还要具备小巧、灵活、通用、维护方便等方面的特性。

3.4整机联接调试

当久机床之上的各个不同部件都完成了改造工作之后，便可以针对其进行试组装，从而确保各个部分运行无误，存在问题的部件需要采取适当的调试措施。一般情况下，都是现对于电气控制环节加以调试，来观察某个简单的动作是否运行正常，各个环节正常之后，才能够联动调试。

4普通机床的数控化改造步骤

4.1确定改造方案，一般包括

（1）确定机械改造和电气改造的内容。机械改造和电器改造互为补充，机械性能的完好是数控化改造的前提。（2）系统分解。将改造内容分解成若干子系统，如传动系统，测量系统等，逐个制定详细改造方案。（3）确定改造步骤。可以依照系统的分解，按照先易后难，先局部后整体的思路逐步进行。切忌好大喜功，急于求成。条件不具备，不要强行实施。

4.2改造前的技术准备

（1）为配合电器改造，确定哪些机械部件需要改造。对需要改造的机械部件进行测量、计算和图纸绘制。

（2）仔细研究需要新配置的电器系统，弄清原理，理解消化新功能。做到改造思路清晰，层次分明。

（3）确定新旧系统接口的设计。做到新旧系统衔接合理通畅，易于操作和维护。

（4）确定调试方案。改造前，应仔细研究分析新的系统性能。依据数控化改造的整体思路，制定相应的单元调试方案和整体综合调试方案。

4.3改造的具体实施，按时间顺序分为以下几个阶段

（1）对原有设备进行全方位的维护保养，确保设备处于良好状态。并对原有设备进行测量和记录，以便于改造后进行对比分析。

（2）优化需保留的电器系统，更换功能老化的部件，如电缆和紧固件等。使保留的电器元部件处于最佳状态。

（3）拆除需要改造的部分。拆除前应在原图纸上做出标记，以免遗漏或过拆。对拆下的元部件应做好标记，妥善保管，以备使用。

（4）合理安排新系统，及时纠正新系统的不合理配置及安装。做到新系统配置合理、安装有序，功能达到最大化。

4.4调试

调试应依据事先确定的方案进行。在调试过程中如发现新问题，应停止调试，待方案确定后再继续进行，切忌调试的随意性。调试过程中应做好记录。调试步骤一般分为以下几步。

（1）先调试子系统，再调试整系统。即先单元调试，后联动调试。

（2）先手动后机动。能手动调试的，一定要先手动调试，手动合格后再通电调试。

（3）先空载后加载。空载调试合格后再进行加载调试。加载调试过程中应分步加载，切忌一步加到满载。

4.5验收

应聘请有关专家和相关技术人员和操作人员组成验收小组，依据改造方案逐步进行验收。验收过程中应做好记录和文件整理，需要进一步完善的应记录在案。达不到要求的不得交付操作人员。所有操作人员应先培训考核，考核合格后再上岗操作。 5结束语

通过对普通机床数控化改造中电气设计问题的研究，我们可以发现，该项工作理想效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从客观实际出发，充分利用既有优势资源与条件，研究制定最为符合实际的实施方案。

参考文献：

[1]刘爱英.机床的数控化改造与人才的培养[J].科技信息.2016（21）：88-89.

[2]杨春花.数控车床加工编程典型实例[J].科技信息.2010（17）

[3]许兵.数控伺服进给系统精确定位的可靠性分析[J].科技促进发展.2010（02）