旋压机床数控改造的必要性和主要内容

由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。目前购置一台大型数控旋压机价格非常昂贵，所以为旧设备的数控改造提供了一定的市场。

　　1.旋压机床数控改造的必要性：

　　我国旋压机总量几百台，而其中数控机床非常少。大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且多数以上是役龄在10年以上的旧机床，生产装备和技术陈旧而落后。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场，军品和民品市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高旋压机的数控化率。

　　旧旋压机由于使用时间长久，分立电子元件均已严重老化，故障频繁，且各种机械与电子元件根本无处购买，造成维修困难，有的已经无法正常使用。目前很多旋压机用手工进行仿型加工，一是劳动强度大，时间长，二是控制水平比较落后，精度比较低。因此用传统的手动操作方式加工一致性差，功效低，加工质量得不到保证，采用数控技术加工已成为必然的趋势

　　改造的数控旋压机投入使用后，由于系统操作灵活，使用方便，加工功能增强，适合于较为复杂型面工件的加工，提高了生产效率，保证了加工精度。

　　2.旋压机数控化改造主要内容：

　　其一是恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是nc化，在普通旋压机上加数控系统，改造成cnc机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的cnc系统以最新cnc进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

　　3.改造方案:

　　结合生产实际，依据工艺要求和被改机床的完好程度，可采用不同的改造方案。

　　3.1机械改造

　　一台新的数控旋压机，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。

　　3.1.1滑动导轨副

　　对数控旋压机来说，导轨除应具有普通旋压机导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。

　　3.1.2滚珠丝杠

　　丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。

　　3.2主轴驱动改造选型

　　根据旋压工艺的要求，主轴一般都设计成无级调速。

　　对于交流主轴电机，采用变频调速控制。如西门子6se70矢量控制三相交流电压源型变频调速系统，其调速和起制动性能好，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

　　对于直流主轴电机，如采用西门子6ra70全数字直流调速装置代替原有的调速系统。6ra70是三相交流电源直接供电的全数字控制装置，体积小、结构紧凑，用于直流电机电枢和励磁供电完成调速任务。这一装置的优点在于：本身带有参数设定单元，不需要其它的任何附加设备即可完成参数的设定，并且所有的控制、调节、监视及附加功能都由微处理器来实现。

　　3.3数控及进给驱动系统

　　当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国siemens公司、法国num公司、日本fanuc公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。

　　选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求等具体情况进行选择

　　3.3.1交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环控制系统

　　半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。比如西门子的1ft5、1ft6交流伺服电机，稳定可靠，伺服性能好。

　　3.3.2异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环控制系统

　　该系统与开环系统的区别是：由光栅等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，驱动功率更大的特性指标。

　　3.3.3伺服阀/伺服油缸，光栅测量反馈的闭环控制系统

　　在行程较短，旋压力要求大的场合，由伺服阀，伺服油缸组成的闭环控制系统是一个很好的选择。

　　4.机床数控改造主要步骤:

　　4.1改造方案的确定

　　改造的可行性分析通过以后，就可以针对工艺和机床现况确定改造方案，一般包括：

　　4.1.1机械修理与电气改造相结合

　　一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。机械性能的完好是电气改造成功的基础。

　　4.1.2先局部后整体

　　确定改造步骤时，应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。

　　4.1.3根据使用条件选择系统

　　针对使用环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线，甚至有否鼠害等外界使用条件，这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据，使改造后的电气系统有了可靠的使用保证。

　　4.1.4改造范围确定

　　有时数控机床电气系统改造，并不一定包含该机床全部电气系统，应根据科学的测定和分析决定其改造范围。

　　4.2改造的技术准备

　　改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括：

　　4.2.1机械部分准备

　　为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。

　　4.2.2旧系统电气资料消化

　　只有对旧系统电气资料进行充分的消化，才能了解以前的设计思想，才能更好完成新旧系统的衔接与转换。

　　4.2.3新系统电气资料消化

　　新系统有许多新功能、新技术，因此改造前应熟悉技术资料，包括系统原理说明、线路图、plc梯形图及文本、安装调试说明、使用手册、编程手册等。

　　4.2.4新旧系统接口的转换设计

　　全局改造的，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点等，要求操作与维修方便、合理，线路走向通顺、连接点少，强弱电干扰小，备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等。

　　4.2.5调试步骤的确定

　　调试工作涉及机械、液压、电气,调试步骤可从简到繁，从小到大，从外到里进行，也可先局部后全局，先子系统后整系统进行。

　　4.2.6验收标准的确定

　　验收标准是对新系统的考核，制定时必须实事求是。

　　4.3改造的实施

　　准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为：

　　4.3.1原机床的全面保养

　　机床经长期使用后，会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在问题，所以首先要进行全面保养。其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用，又可在改造结束时作对比分析用。

　　4.3.2保留的电气部分最佳化调整

　　若对电气系统作局部改造，则应对保留电气部分进行保养和最佳<