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【摘 要】 本文主要针对机床数控化改造的优点、机床数控化改造的可行性以及普通机床的数控改造措施进行简要分析，仅供参考。
【关键词】 机床；数控机床；改造；技术
一、机床数控化改造的优点
1、性能稳定可靠
因原机床各基础零部件经过长期使用，一般不会再导致应力变形而影响精度，同时机床加工工艺范围变宽，能够适应中小型企业多品种、小批量的生产模式。可以实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3-7倍。
2、合理运用有限的资金
重新改造机床的费用远远低于购置新机床，一般可节约一半的费用。改善机床的使用性能。使加工零件的精度提高，可实现多工序的集中加工，减少零件在机床间的频繁搬运。使机床的操作灵活方便，安全可靠，最大限度地降低操作者的劳动强度。可以充分利用企业现有技术力量，减少中小型企业为适应多品种、少批量生产模式而对工人技术水平要求全面的现象。
二、机床数控化改造的必要性和可能性
所谓机床的数控化改造是指应用现代的成熟数控技术和经验，以适应生产的具体要求为目的，对现有机床的部分结构进行优化，给旧机床换上新的功能元件，提高原有机床的各项技术性指标，使之局部达到或接近新数控机床的水平。对普通的旧机床进行数控化改造是可行的。首先国家政策是支持的；二是技术上有保障；三是在经济方面，机床的数控化改造针对性强、投资少、资金利用率高，许多原有基础件可以继续使用，从而大大缩短了改造周期，提高了劳动生产率，降低生产成本投入，尤其适合国内中小型机械制造企业。普通机床数控化改造，是笔者过去了解中小型企业用量较多的设备，为充分利用原有老旧机床，对部分性能较好的车床进行数控化改造，下面是以C6140普通车床为例，针对原机床特点，利用数控系统控制车床运动，提高车床的加工精度和自动化水平。
三、机床数控化改造的可行性分析
机床改造的基本原则是：把技术可行性和经济合理性有机的结合起来。
1、技术可行性分析
机床数控化改造技术是否可行从如下几个方面分析：机床本身分析目前，许多中小型企业都存有大批闲置的机床，尤其是像C6140等普通车床，有些甚至没有批量生产过产品，机身本身机械部分磨损很小，导轨和齿轮等的磨损也不大，原机床综合精度比较高。原机床从磨损程度上能够保证改造的顺利完成。普通机床在影响刚度、抗振性、热变形、噪声等结构上的不足，都能在后面结构改造中得到完善，以便满足数控机床的最基本的要求。加工对象分析改造后的数控车床，其加工范围变宽，基本可以满足中小型企业加工零件的需求。技术性分析目前，国际和国内都有许多数控化改造方面成功的案例和经验可借鉴，也有很多的技术支持，借助原有成功经验与技术基础并结合企业自身的具体情况，完成改造项目从技术角度是可行的。
2、经济合理性分析
在机床的数控化改造中，既要达到技术的先进性，同时要兼顾企业的经济效益和社会效益。大量购置数控机床从资金投入和价格来说，都是大多数中小型企业所无法承受的。如用数控机床完全替换原有旧机床，会造成机床闲置浪费。在国内，新数控机床订购制造周期长，很难满足激烈竞争的市场需求。因此要较好地解决上述问题，最好的方法就是对普通机床进行数控化改造。从上述分析，可以看出对机床的数控化改造技术上是可行的，经济上是合理的。
四、普通机床的数控改造措施
1、系统改造
1.1数控系统改造
数控系统的改造分成两类：一是在普通机床上加装一个数控装置和PLC，二是采用更先进的数控系统替代原先的控制装置。PLC作为一种专门在工业环境下应用的数字运算的电子装置，它通过数字式或模拟式输入输出，控制各类型的机械或生产过程，具有抗干扰性强、可靠性好、体积小等优点，是普通机床改造成数控机床实现机电一体化的重要控制装置。在数控系统中应用PLC进行控制，为实现螺纹加工的自动化，在主轴上安装合适的传感器，促使微机与刀具之间能合理的协调作业。一般来说，在数控系统的改造上，其顺序为：先将主轴脉冲器安装在支架上，接着安装从动齿轮，将主动齿轮安装在床头箱主轴输出端，最后进行总安装。
从实践经验来看，用PLC进行传统继电器控制系统的改造是非常好的方法，能充分发挥PLC抗干扰性好、可靠性好、寿命长、线路简单等优点，用PLC实现对系统的逻辑控制和变速位置控制的数据处理，既简化线路，又提高机床的运行效率。
从数控系统的组成结构上来说，可以分成开环系统、闭环系统和半闭环系统。开环系统的伺服驱动装置是步进电机、电液脉冲马达等，其无需位置和速度的反馈，精度完全取决于步进电机的角度位移精度、传动元件的精度等，故而这种数控系统的位移精度较低，但其结构简单、维修方便、成本低、改装成功率高。闭环系统通过光栅等检测装置将位置信号反馈给计算机，将其与给定值进行比较分析，并将差值放大分析，驱动执行结构，消除偏差。该系统结构复杂、成本高，尤其是对运行环境温度有较高要求，其精度非常高。半闭环系统将检测元件安装在中间传动件上，间接检测出执行部件的位置，该系统精度比闭环系统稍低，但其结构非常简单。在实际的数控系统改造上，应根据实际情况选择合适的系统，兼顾技术工艺和经济性原则。如：某公司成功将一个大型双刀架普通机床改造成数控控制，采用半闭环系统，内置PLC功能，完全能满足控制需求。
2、进给系统改造
CA6136普通机床采用T型丝杠等滑动丝杠副，与滚动丝杠副相比，具有摩擦力大、传动效率低等缺点，无法支持高速运动，也就无法实现自动化控制进给。另外，由于摩擦力大，磨损严重，导致其精度達不到要求，使用寿命低。因此，在进行数控改造时，将滑动丝杠副改成滚动丝杠副，满足机床运行基本要求的基础上，为减少中间环节带来的传动误差，我们似的步进电机通过联轴器与丝杠副直接联接，用PLC进行有效控制。拆除原先的进给箱和溜板箱，在进给箱的位置安装步进电机和齿轮箱体，滚动丝杠则安装在原丝杠位置。通过这一进给系统的改造，机床的传动效率大大提高、传动误差小、使用寿命长，能满足数控机床的高速运转需求。
3、主轴箱的改造
主轴箱是机床中最为关键的部件之一，是机床水平的重要标志。要想提高机床的自动化水平，或是说提高其在加工工件过程中的自动变换切削速度，可用双速或四速电动机代替原先的主电动机。多速电动机的功率随着转速的变化而变化，故而选择功率大一些的电动机能提高机床的自动化水平。当然，也可采用主轴变频器进行改造，但其成本高。对于普通机床的数控改造来说，其一般保留原有的主传动系统和变速操控系统，保留原有功能，简化改造，因此，在主轴箱的改造上也以简单实用为主，恢复主轴的精度，将顶盖改成透明装置，便于观察主轴箱的运转情况。
4、电气柜改造
为降低干扰性，在电气柜的改造中，将变频器放在最上方，伺服驱动装置放在最小方，这种内部元器件的排列能将干扰性降到最低。若机床的主轴电动机功率不高，需要快速制动时，可在采用LENZE制动单元的基础上再外接一个制动电阻箱，提高消耗再生电能的速
度。电抗器的功能主要是防止变频器产生高次谐波，通过电源的输入回路返回到电网中，影响到其它设备的正常运行，因此，电抗器也是非常必要的一个元器件。
另外，普通机床的数控改造中，为保证人身、设备的安全，必须做好安全接地工作，综合考虑导线截面积、长度等因素，设置好工作接地，防止各个电路在运行中相互干扰。当接地线电位不稳时，可能产生电磁干扰问题，故而在屏蔽接地中必须消除由接地不良造成的干扰现象。
结束语
随着社会经济的发展，机械制造行业的机电一体化趋势越来越明显，而数控机床作为典型的机电一体化产品，其在未来有广阔的发展空间。因此，在数控机床技术日益成熟的今天，开展普通机床的数控改造是十分必要的，推动我国机械制造行业的发展具有深远意义。
参考文献：
[1]华淑云.普通机床的数控化改造关键环节探析[J].湖南农机，2014，06：29+31.
[2]李永祥，龚合争.浅析普通机床的数控改造构建[J].民营科技，2014，09：32.
[3]徐玉荣.中小型企业普通机床数控化改造可行性探讨[J].品牌（下半月），2014，09：176.
【关键词】 机床；数控机床；改造；技术
一、机床数控化改造的优点
1、性能稳定可靠
因原机床各基础零部件经过长期使用，一般不会再导致应力变形而影响精度，同时机床加工工艺范围变宽，能够适应中小型企业多品种、小批量的生产模式。可以实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3-7倍。
2、合理运用有限的资金
重新改造机床的费用远远低于购置新机床，一般可节约一半的费用。改善机床的使用性能。使加工零件的精度提高，可实现多工序的集中加工，减少零件在机床间的频繁搬运。使机床的操作灵活方便，安全可靠，最大限度地降低操作者的劳动强度。可以充分利用企业现有技术力量，减少中小型企业为适应多品种、少批量生产模式而对工人技术水平要求全面的现象。
二、机床数控化改造的必要性和可能性
所谓机床的数控化改造是指应用现代的成熟数控技术和经验，以适应生产的具体要求为目的，对现有机床的部分结构进行优化，给旧机床换上新的功能元件，提高原有机床的各项技术性指标，使之局部达到或接近新数控机床的水平。对普通的旧机床进行数控化改造是可行的。首先国家政策是支持的；二是技术上有保障；三是在经济方面，机床的数控化改造针对性强、投资少、资金利用率高，许多原有基础件可以继续使用，从而大大缩短了改造周期，提高了劳动生产率，降低生产成本投入，尤其适合国内中小型机械制造企业。普通机床数控化改造，是笔者过去了解中小型企业用量较多的设备，为充分利用原有老旧机床，对部分性能较好的车床进行数控化改造，下面是以C6140普通车床为例，针对原机床特点，利用数控系统控制车床运动，提高车床的加工精度和自动化水平。
三、机床数控化改造的可行性分析
机床改造的基本原则是：把技术可行性和经济合理性有机的结合起来。
1、技术可行性分析
机床数控化改造技术是否可行从如下几个方面分析：机床本身分析目前，许多中小型企业都存有大批闲置的机床，尤其是像C6140等普通车床，有些甚至没有批量生产过产品，机身本身机械部分磨损很小，导轨和齿轮等的磨损也不大，原机床综合精度比较高。原机床从磨损程度上能够保证改造的顺利完成。普通机床在影响刚度、抗振性、热变形、噪声等结构上的不足，都能在后面结构改造中得到完善，以便满足数控机床的最基本的要求。加工对象分析改造后的数控车床，其加工范围变宽，基本可以满足中小型企业加工零件的需求。技术性分析目前，国际和国内都有许多数控化改造方面成功的案例和经验可借鉴，也有很多的技术支持，借助原有成功经验与技术基础并结合企业自身的具体情况，完成改造项目从技术角度是可行的。
2、经济合理性分析
在机床的数控化改造中，既要达到技术的先进性，同时要兼顾企业的经济效益和社会效益。大量购置数控机床从资金投入和价格来说，都是大多数中小型企业所无法承受的。如用数控机床完全替换原有旧机床，会造成机床闲置浪费。在国内，新数控机床订购制造周期长，很难满足激烈竞争的市场需求。因此要较好地解决上述问题，最好的方法就是对普通机床进行数控化改造。从上述分析，可以看出对机床的数控化改造技术上是可行的，经济上是合理的。
四、普通机床的数控改造措施
1、系统改造
1.1数控系统改造
数控系统的改造分成两类：一是在普通机床上加装一个数控装置和PLC，二是采用更先进的数控系统替代原先的控制装置。PLC作为一种专门在工业环境下应用的数字运算的电子装置，它通过数字式或模拟式输入输出，控制各类型的机械或生产过程，具有抗干扰性强、可靠性好、体积小等优点，是普通机床改造成数控机床实现机电一体化的重要控制装置。在数控系统中应用PLC进行控制，为实现螺纹加工的自动化，在主轴上安装合适的传感器，促使微机与刀具之间能合理的协调作业。一般来说，在数控系统的改造上，其顺序为：先将主轴脉冲器安装在支架上，接着安装从动齿轮，将主动齿轮安装在床头箱主轴输出端，最后进行总安装。
从实践经验来看，用PLC进行传统继电器控制系统的改造是非常好的方法，能充分发挥PLC抗干扰性好、可靠性好、寿命长、线路简单等优点，用PLC实现对系统的逻辑控制和变速位置控制的数据处理，既简化线路，又提高机床的运行效率。
从数控系统的组成结构上来说，可以分成开环系统、闭环系统和半闭环系统。开环系统的伺服驱动装置是步进电机、电液脉冲马达等，其无需位置和速度的反馈，精度完全取决于步进电机的角度位移精度、传动元件的精度等，故而这种数控系统的位移精度较低，但其结构简单、维修方便、成本低、改装成功率高。闭环系统通过光栅等检测装置将位置信号反馈给计算机，将其与给定值进行比较分析，并将差值放大分析，驱动执行结构，消除偏差。该系统结构复杂、成本高，尤其是对运行环境温度有较高要求，其精度非常高。半闭环系统将检测元件安装在中间传动件上，间接检测出执行部件的位置，该系统精度比闭环系统稍低，但其结构非常简单。在实际的数控系统改造上，应根据实际情况选择合适的系统，兼顾技术工艺和经济性原则。如：某公司成功将一个大型双刀架普通机床改造成数控控制，采用半闭环系统，内置PLC功能，完全能满足控制需求。
2、进给系统改造
CA6136普通机床采用T型丝杠等滑动丝杠副，与滚动丝杠副相比，具有摩擦力大、传动效率低等缺点，无法支持高速运动，也就无法实现自动化控制进给。另外，由于摩擦力大，磨损严重，导致其精度達不到要求，使用寿命低。因此，在进行数控改造时，将滑动丝杠副改成滚动丝杠副，满足机床运行基本要求的基础上，为减少中间环节带来的传动误差，我们似的步进电机通过联轴器与丝杠副直接联接，用PLC进行有效控制。拆除原先的进给箱和溜板箱，在进给箱的位置安装步进电机和齿轮箱体，滚动丝杠则安装在原丝杠位置。通过这一进给系统的改造，机床的传动效率大大提高、传动误差小、使用寿命长，能满足数控机床的高速运转需求。
3、主轴箱的改造
主轴箱是机床中最为关键的部件之一，是机床水平的重要标志。要想提高机床的自动化水平，或是说提高其在加工工件过程中的自动变换切削速度，可用双速或四速电动机代替原先的主电动机。多速电动机的功率随着转速的变化而变化，故而选择功率大一些的电动机能提高机床的自动化水平。当然，也可采用主轴变频器进行改造，但其成本高。对于普通机床的数控改造来说，其一般保留原有的主传动系统和变速操控系统，保留原有功能，简化改造，因此，在主轴箱的改造上也以简单实用为主，恢复主轴的精度，将顶盖改成透明装置，便于观察主轴箱的运转情况。
4、电气柜改造
为降低干扰性，在电气柜的改造中，将变频器放在最上方，伺服驱动装置放在最小方，这种内部元器件的排列能将干扰性降到最低。若机床的主轴电动机功率不高，需要快速制动时，可在采用LENZE制动单元的基础上再外接一个制动电阻箱，提高消耗再生电能的速
度。电抗器的功能主要是防止变频器产生高次谐波，通过电源的输入回路返回到电网中，影响到其它设备的正常运行，因此，电抗器也是非常必要的一个元器件。
另外，普通机床的数控改造中，为保证人身、设备的安全，必须做好安全接地工作，综合考虑导线截面积、长度等因素，设置好工作接地，防止各个电路在运行中相互干扰。当接地线电位不稳时，可能产生电磁干扰问题，故而在屏蔽接地中必须消除由接地不良造成的干扰现象。
结束语
随着社会经济的发展，机械制造行业的机电一体化趋势越来越明显，而数控机床作为典型的机电一体化产品，其在未来有广阔的发展空间。因此，在数控机床技术日益成熟的今天，开展普通机床的数控改造是十分必要的，推动我国机械制造行业的发展具有深远意义。
参考文献：
[1]华淑云.普通机床的数控化改造关键环节探析[J].湖南农机，2014，06：29+31.
[2]李永祥，龚合争.浅析普通机床的数控改造构建[J].民营科技，2014，09：32.
[3]徐玉荣.中小型企业普通机床数控化改造可行性探讨[J].品牌（下半月），2014，09：176.