鏜床電氣控制系統數字化改造
2017-4-7 來源：齊齊哈爾二機床集團有限公司 作者：賈英明
摘要：鏜床是機械加工中常用的一種機床設備。普通鏜床控制系統中由于沒有誤差補償功能，所以只能靠本身精度來保證加工零件精度。對普通鏜床進行控制系統的數字化改造是一種提高機床精度、改善控制過程的有效方法。
關鍵詞：鏜床；控制系統；數字改造
1.數控改造的必要性
目前，部分機械制造企業仍廣泛使用傳統的普通機床，雖然它能在一定范圍內滿足單機和自動生產線的需要，但由于其控制系統是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎，技術上比較落后，直接影響了產品質量和生產效率。鏜床雖具有主軸轉速高、調速范圍寬等優勢，但鏜床的電氣控制系統存在線路復雜、故障率高、維護工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點，給生產與維護帶來諸多不便甚至嚴重影響生產。對鏜床傳統的電氣控制系統進行數字化改造, 在生產線上可明顯提高生產效率和經濟效益，可保證機床控制的快速性、準確性、合理性,更好地滿足實際生產的需要。使用 PLC 改造鏜床電氣系統后，去掉了原機床的 5 只中間繼電器，中間硬件環節的減少使線路簡化，電氣故障減少，生產效率得到明顯提高。
2.機床數控化改造常用方案
（1）普通機床的數顯改造。就是在機床控制系統中加裝數顯裝置，這樣可以顯示坐標軸的運動坐標，提高操作者對機床控制能力。
（2）普通機床的 CNC 化。在普通機床加數控系統，改造成NC 機床、CNC 機床，進給軸采用伺服控制裝置和伺服電機，這種改造比較復雜，機床改造后實現數字控制，封閉或半封閉控制系統可以有效提高機床進給精度和自動化程度。
（3）機床翻新。為提高精度、效率和自動化程度，對機床的機械、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 系統以最新 CNC 技術進行更新。
（4）技術更新或技術創新。為提高性能、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，建立 FMS 計算機柔性制造單元和計算機集成制造，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
3.鏜床數字化改造內容
鏜床的主要結構如圖 1 所示。鏜床主要用于加工工件上的精密圓柱孔，按用途的不同，鏜床可分為臥式鏜床、坐標鏜床、金剛鏜床等。臥式鏜床的用途很廣，除了對各種復雜的大型工件如箱體零件、機體等的鏜孔以外，還可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、車削內外螺紋、車外圓柱面和端面、用端銑刀與圓柱銑刀銑削平面等多種工序。因此在這種鏜床上，工件一次安裝后，即能完成大部分表面的加工，有時甚至可以完成全部的加工，特別是在加工大型及笨重的工件時具有優勢。
1.支承架；2.后立柱；3.工作臺；4.9 軸；5.平旋盤；6.溜板；7.前立柱；8.主軸箱；9.后尾筒；10.床身；11.下滑座；12.上滑座
圖 1 鏜床的主要結構
普通鏜床的控制過程為了適應各種工件的加工工藝要求，主軸旋轉和進給都應有較大的調速范圍。因此，采用雙速籠型異步電動機 M1 作為主拖動電動機，并采用機電聯合調速，這樣既擴大了調速范圍又使機床傳動機構簡化。進給傳動和主軸及花盤旋轉采用同一臺電動機拖動，由于進給運動有幾個方向（主軸軸向、花盤徑向、主軸垂直方向、工作臺橫向、工作臺縱向），所以要求電動機能正反轉，并有高、低速度選擇。高速運轉應先低速起動，各方向的進給應有電氣聯鎖。進給方向均能快速移動。為適應調整需要，機床采用另一臺快速電動機 M2 拖動，要求主拖動電動機應能正反向點動，并且帶有制動。為此，該機床采用電磁鐵帶動的機械制動裝置。
（1）主軸的改造。
目前，數控機床的主傳動電機已經基本不再采用普通的交流異步電機或傳統的直流調速電機，它們已逐步被新型的交流調速電機和直流調速電機所代替。數控機床的主傳動要求較大的調速范圍，以保證加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產率、加工精度和表面質量。數控機床的變速是按照控制指令自動進行的，所以可采用變頻系統。
（2）進給軸的改造。
進給傳動的要求一般為：高精度，即高的定位精度和重復定位精度以及加工零件的綜合精度；高品質,即響應快、頻帶寬、動靜態速降小、調速范圍寬；高速度，能快速定位以提高效率；大功率，即能輸出大的力矩和功率以滿足加工要求。可采用交流伺服電機。
（3）潤滑系統改造。
對于潤滑部分普通機床的潤滑就可以，若要進一步數字化可以把手動潤滑泵改為電子潤滑泵有CNC 及 PLC 控制。
（4）機床防護系統改造。
數控機床在外觀上與普通機床的最大區別在于安全防護，數控機床外都有一層防護板主要是保證操作者的安全，如在加工鑄鐵工件時由于鑄鐵件的特性加工時會導致鐵屑飛濺，尤其是數控機床的高速加工，所以在數控機床的外層都有防護。防護裝置的觀察部分用可用透明樹脂材料，其余部分可用鋁板或薄鐵板。
（5）電氣系統改造。
普通機床的電氣部分簡單，主要是通過操作者的操作來進行加工，而數控機床的電氣部分復雜需要安裝配電柜，建議采用正規數控系統。國內主要使用日本FANUC 系統或是德國的 SIEMENS 的系統，而對于經濟型的也可用國產系統，或是單片機來代替主系統。控制系統現在一般采用 PLC（可編程控制器） 來進行控制，PLC 具有靈活、通用、控制功能可變等優點。
4.結語
通過改造的數字控制鏜床，在設計上要達到：有高的靜動態剛度；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。機床數控改造時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，還應對主要部件進行相應的改造使其達到設計要求，才能獲得預期的改造目的。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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