數(shù)控機床改造精度

數(shù)控機床改造精度

前幾年,我國很多單位從國外引進了很多中高檔數(shù)控機床,有的服役期滿,有的不能正常工作,處于閑置,造成巨大資源浪費。這些機床共同之處在于機械部分基本完好,精度較高,主要是由于數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題而又難以購置配件,不能滿足正常生產(chǎn)的需要和現(xiàn)代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用進口數(shù)控系統(tǒng)對現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備進行數(shù)控化改造,只需幾十萬元就能發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用,而購置一臺新的同性能的數(shù)控機床則需要幾百萬甚至上千萬的資金,因此,對我國來說數(shù)控機床的數(shù)控化改造具有明顯的經(jīng)濟效益與社會效益,非常迫切。文章基于此在論述了數(shù)控機床改造特點的基礎(chǔ)上對于常見的提高數(shù)控機床改造精度的措施進行了較詳細的闡述。

1數(shù)控機床改造的特點

數(shù)控改造技術(shù)在機械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,這主要是由于數(shù)控改造有以下幾方面突出特點和優(yōu)點:

投資額少、交貨期短同購置新機床相比,一般可以節(jié)省60%-80%的費用,改造費用低,特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造,只是新機床購置費用的1/3,交貨期短。即使有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動交換裝置的制造與安裝過于費工、費錢,改造成本也高2-3倍,但與購置新機床相比,也能節(jié)省投資50%左右。

機械性能穩(wěn)定可靠所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而兼顧的鑄造構(gòu)件,而不是那種焊接構(gòu)件,改造后的機床性能高、質(zhì)量好,可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。

熟悉了解設(shè)備、便于操作維修購買新設(shè)備時,不了解新設(shè)備是否滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計算出機床地加工能力,另外,由于多年使用,操作者對機床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短,見效快。改造的機床一安裝好,就可以實現(xiàn)全負荷運轉(zhuǎn)。

可采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度,及時地提高生產(chǎn)設(shè)備地自動化水平和效率,提高設(shè)備和檔次,將舊設(shè)備改成當(dāng)今水平的機床。充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購置新設(shè)備時那樣需要重新構(gòu)筑地基。因此可節(jié)約費用,降低改造成本,同時也可縮短生產(chǎn)準備周期。

提高產(chǎn)品質(zhì)量和工效可以解決復(fù)雜零件的加工精度控制,加工的產(chǎn)品尺寸一致性好、合格率高、廢品率的、生產(chǎn)效率高。如經(jīng)濟型數(shù)控機床,一般可提高工效3-7倍。對復(fù)雜零件而言,難度越高,提高的工效越明顯。此外還可以減輕工人的勞動強度,提高工人素質(zhì)促進科技成果的普及和應(yīng)用,為“體力型”向“智能”轉(zhuǎn)變創(chuàng)造條件。

2提高數(shù)控機床改造精度的常見方法

數(shù)控機床在設(shè)計上要達到高的靜動態(tài)剛度,運動副之間的摩擦系數(shù)小,傳動無間隙,功率大;便于操作和維修。機床數(shù)控改造時應(yīng)盡量達到上述要求,還應(yīng)對主要部件進行相應(yīng)的改造使其達到一定的設(shè)計要求,才能獲得預(yù)期的改造目的,常見的機床改造方法如下。

修復(fù)機床導(dǎo)軌精度

導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向與承載。導(dǎo)軌在空載和在切削條件下運動時,都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。是機床幾何精度的基礎(chǔ),所以,機床在改造時,為了達到預(yù)期的精度要求,往往必須修復(fù)導(dǎo)軌精度。對不同形式導(dǎo)軌,大概修理方法如下:

使用環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層修復(fù)導(dǎo)軌精度:工作臺導(dǎo)軌的涂層,就是床身導(dǎo)軌的拓印,它的配合精度必然很高,簡化了工藝,縮短了制造周期。應(yīng)用于機床改造更為便利,效果顯著。

鑄鐵導(dǎo)軌:鑄鐵導(dǎo)軌的精加工是用刮削的方法得到的,刮研顯點為18—25點/平方厘米,同時,必須保證潤滑的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦,以及對位置控制精度的影響。

恢復(fù)主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機床工作時,由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動,對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,有重要影響。所以,改造時必須修復(fù)主軸的精度。

對于精度超差的主軸拆卸以后應(yīng)對其進行全面檢查,以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調(diào)整軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊。調(diào)整后應(yīng)進行溫升實驗,溫升超過規(guī)定值,應(yīng)減少預(yù)緊量。

當(dāng)主軸軸承重新裝配好后,用千分表和標準檢驗棒,檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉(zhuǎn)中心重合,如果相差較大,則必須用專用的磨頭,重新磨削主軸錐孔,使其回轉(zhuǎn)中心同主軸的回轉(zhuǎn)中心完全重合。

修復(fù)或更換滾珠絲杠

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,機械制造業(yè)正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰(zhàn)。滾珠絲杠作為當(dāng)代數(shù)控機床進給的主要傳動機構(gòu),以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應(yīng)用,成為各類數(shù)控機床的重要配套部件,并己實現(xiàn)了標準化、通用化和商品化?；旧犀F(xiàn)代的數(shù)控機床都采用了滾珠絲杠,但在改造時,一定要恢復(fù)其傳動精度,或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠,只有這樣才能保證改造后的定位精度,尤其是在半閉環(huán)系統(tǒng)中,絲杠不僅要起到傳動作用,還要起到標尺的作用,編碼器只是測量絲杠的轉(zhuǎn)數(shù),至于工作臺實際行走的距離,相當(dāng)于開環(huán),只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

利用精密儀器檢測機床精度

可以結(jié)合具體的機床改造過程,利用先進的激光干涉儀測量系統(tǒng),對機床的定位精度進行測量,并利用球桿儀快速檢查機床精度,診斷誤差來源,自動分析機床精度狀態(tài),檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等,根據(jù)檢測結(jié)果,進行必要的分析,再結(jié)合資金投入、新技術(shù)應(yīng)用等因素確定必要的改造、修理方案。在調(diào)整機床參數(shù)時,尤其是伺服驅(qū)動參數(shù),可根據(jù)球桿儀的檢測結(jié)果,進行系統(tǒng)優(yōu)化,使機床參數(shù)更合理,系統(tǒng)更穩(wěn)定。

在改造完成后,利用激光干涉儀對定位精度進行測量,然后,根據(jù)情況進行適當(dāng)?shù)难a償,可以大大提高機床的定位精度和加工精度。

減少傳動環(huán)節(jié)的間隙

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(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結(jié)構(gòu)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(shù)控機床的要求,以保證機床加工精度。

如果進給傳動系統(tǒng)中有蝸輪蝸桿傳動,一定要注意,調(diào)整好反向間隙,否則,很可能直接影響機床性能。另外,如果進給傳動系統(tǒng)中有同步齒形帶,也必須進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或更換,尤其是在采用半閉環(huán)系統(tǒng)中,若此部分不在控制環(huán)內(nèi),將直接影響機床的定位精度。

3結(jié)論

為了能