数控机床的改进

摘要：对原数控机床进行改造设计，使其能够通过数控技术更好地完成零件的加工。通过回转刀架改进从而提高进给精度，装卸方便、省事省力、方便控制，结构简单方便的制造，可以提高工作效率。

关键词：滚珠丝杠；回转刀架；液压传动；步进电机

中图分类号：G712 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2012）01-0024-02

一、数控机床的特点

数控机床是一种高科技的自动化机床，数控加工是把加工零件的全部过程记载在控制介质（穿孔带、穿孔卡、磁带等）上，再由控制系统代替人工操作对机床进行控制。在数控机床上如果加工零件改变时，除了装配新零件和更换新刀具（在自动换刀数控机床上可以自动换刀）外，只需要更换一个新的控制介质，就能加工出所需要的新零件，而不必对机床本身做调整。数控机床在零件的加工过程中，不仅能对加工先后顺序进行控制，而且对辅助功能（主轴装速和进给量的改变、冷却润滑的开闭等）和机床运动部件（工作台、刀架等）的位移量及速度也同样能进行控制。由于数控机床控制系统比较复杂和机床制造成本昂贵，目前适用于零件的加工精度要求高、形式比较复杂的中小批生产中。

二、数控机床的地位和作用

数控机床在机械制造业中的地位越来越重要。美国在1983年的数控机床比1973年下降了23.1%，产值为总产值的70.9%。美国1989年机床总数为2，826，781台，其中数控机床为222，356台。日本1987年机床总数为792，975台，其中数控机床为70，255台。我国1990年机床总数为3，170，000台，其中数控机床为2，3500台，仅占0.74%。目前国产数控机床的可靠性水平与国外相比明显偏低，严重影响了国产数控机床的竞争能力，数控机床的可靠性是机床质量的关键，提高国产数控机床的可靠性已成为当务之急。尽管我国目前数控机床产量不高，但品种已经不少。由于数控机床有高精度、高效率的特点，故在许多企业的生产中已替代坐标镗床、万能铣床，完成精密加工任务。随着数控机床的精度和自动化程度提高，数控机床已从满足单件、小批量生产中到精密复杂零件，逐步扩大到批量生产的柔性加工系统。数控机床是高度机电一体化的典型产品，是现代机床技术水平的重要标志，是体现现代机械制造业工艺水平的重要标志。

三、原数控机床结构的概述

原六角数控机床是自动机床中用得较广泛的一种机床，它的主要部件有：底座、主轴箱、床身、前刀架、刀夹、回轮刀盘、纵向刀具溜板、辅助轴、横向分配轴、纵向分配轴。机床的纵向刀具溜板上装有一个回轮刀盘，此刀盘有六个孔位，可以安装六个刀夹，故称为六角数控机床。在这种机床上可以完成车、钻、铰、镗、扩、成型切削、滚花及切削螺纹等工件。各刀夹上的刀具按照预定的程序自动进行工作，就可以加工出形状复杂的棒状零件。单轴六角数控机床的四个刀架溜板是通过各自的凸轮及杠杆机构操纵的，故属于机械式凸轮控制的自动机床。由于加工不同的工件时需要专门设计和制造一套凸轮，还需要进行较复杂的调整，因此，此类零件机床适用于大量生产。原六角自动机床在调整完毕后，就不需要工人参与操作，就能连续地自行进行加工。工人的任务只需要周期的添加棒料、检查工件质量及适时更换磨损的刀具，必要时进行一些调整，因此，一个工人可以看管几台机床。

四、数控机床改进的目的

数控机床是按照加工程序进行加工工件的，通常比普通机床所加工的工件工艺规程复杂，是一种高效率的现代化设备。改进目的有以下几点：数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。

1.数控机床可以实现一机多用，一些数控机床将几种普通机床功能（如钻、镗、铣）合一，同时刀具自动交换系统构成加工中心，如果能配置数控转台，则可以实现一次安装、多面加工，在这种情况下一台数控机床也代替5~7台普通机床，从而节省了厂房面积。

2.采用数控机床比普通机床可以提高生产效率2~3倍，由于对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十几倍甚至几十倍。

3.数控机床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量，因为数控机床是按照预定的加工程序自动进行加工，加工过程消除了操作者认为的操作误差，零件加工性好，加工精度可利用软件来校正及补偿。

4.采用数控机床有利于计算机控制与管理生产发展，为实现生产过程自动化创造了条件。

五、数控机床回转刀架改进

数控机床回转刀架的改进主要包括以下几个方面：（1）回转刀架工作台的横向进给采用步进电机带动滚珠丝杠，使其在导轨上运动，这样可以提高进给精度，且装卸方便、省事省力、方便控制。（2）用液压传动使回转刀架完成转位和定位，比原有的连杆机构结构简单、方便制造。

（一）电动机的选择

1.首先应考虑电动机的主要性能（包括：启动、过载及调速等性能）及额定功率的大小、额定转速、结构形式等方面满足生产机械的要求。

2.其次是在这个前提下优先选用结构简单、运动可靠、维修方面、价格便宜、通用性好的电动机。

3.因为该电动机应运用在数控机床中，所以步进电机较为合适。

（二）丝杠的选择

该数控机床是将直线运动变为旋转运动。丝杠螺母传动机构又称旋转机动机构，它主要用于将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变为旋转运动。

丝杠螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构之分。滑动丝杠螺母机构结构简单、加工方便、制造成本低，具有自锁功能，但其最大优点是摩擦阻力大、传动效率低（30%~40%）。滚珠丝杠螺母机构虽然结构复杂、制造成本高，但其最大优点是摩擦阻力小、传动效率高（92%~98%），因此在数控机床中得到广泛应用，而此次改进后的机构便采用滚珠丝杠螺母机构。

（三）回转刀架的转位和定位

回转刀架的转位和定位都是通过液压传动实现的，而刀架的转位和定位过程则是一次分度过程。分度时，先转动旋钮于分度位置，油缸左腔进压力油，活塞齿条右移，带动分度齿轮逆时针回转，经主轴上单向超越离合器使分度机构复位。同时，压力油进入油孔，将定位销从分度盘的定位槽中拔出。当活塞齿条右移碰到螺母时，压进油换向经进油口入油缸油腔，活塞齿条左移，开始分度，直到碰到滑阀并推动它右移时，立刻切换油路，使油孔接油箱。这时滑阀定位销在弹簧的作用下沿分度盘周边上滑动，直到它重新插入另一个定位销中，分度系统才停止工作。至此一次分度结束，工作台方能移动。该机构采用的定位方式虽然比较简单，但定位精度较高，因此，能够确保零件的加工精度要求。

改进后的机构与原机构相比较具有抗振性和刚度较好；可消除传动中的空程死区；灵敏性和平稳性较好；速度快、功能多和精度高等优点。此外，改进后机构变得更为简单，拆装方便，且提高了工作质量。

六、数控机床的发展

随着机械行业的不断壮大，现代数控技术的发展趋势也在日新月异的发生改变。目前数控机床的发展趋势：1.具有先进的自检能力，使之能长期可靠的工作。在现在的机床上装有多种监控、检测装置。2.向高速、高精度发展。3.更高的生产率和利用率。

目前我国能够生产多种类型的数控机床，年产几千台，并有向国外出口。但我国生产的数控机床在精度、速度、数控系统的功能及传感元件等方面跟先进国家相比还有一定差距，这就迫使我国的机床质量要有很大的提高，要做好自主研究，紧随发展趋势，积累经验。我相信面向21世纪，我国数控机床的生产一定能达到国际先进水平，创造出属于自己更为先进的技术，对国民经济的发展起到重要的作用。

参考文献：

[1]毛谦德，李振清.袖珍机械设计师手册[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]韩至骏，李德庆，等.机床数控技术[M].北京：机械工程师进修大学，1987.

[3]薛彦成.数控原理与编程[M].北京：机械工业出版社，1994.

推荐访问:数控机床 改进