中國(guó)作為機(jī)床大國(guó)，為了進(jìn)步機(jī)床的數(shù)控化率，對(duì)通常機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造不失為一種上策。一些發(fā)達(dá)國(guó)家如德國(guó)、美國(guó)、日本等就非常重視對(duì)舊機(jī)床的改造，而且已形成了一個(gè)完善的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)系的改造體系。因?yàn)榧寄艿牟粩噙M(jìn)步，機(jī)床改造已成為一個(gè)永久的課題。中國(guó)應(yīng)在這方面加大宣揚(yáng)力度，走出一條合適中國(guó)國(guó)情的機(jī)床的數(shù)控改造之路。
    一、機(jī)床數(shù)控改造的含義
    1．節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同置辦新機(jī)床比較，通�？晒�(jié)省60%~80％的費(fèi)用，大型及特別設(shè)備尤為顯著。通常大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床置辦費(fèi)的1/3。即便將原機(jī)床的構(gòu)造進(jìn)行完全改造晉級(jí)，也只需花費(fèi)采購(gòu)新機(jī)床60％的費(fèi)用，并能夠使用現(xiàn)有地基。
    2．功用安穩(wěn)牢靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效，簡(jiǎn)直不會(huì)發(fā)生應(yīng)力變形而影響精度。
    3．進(jìn)步出產(chǎn)功率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后，即可完成加工的自動(dòng)化，功率可比傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)步3~7倍。對(duì)雜亂零件而言，難度越高，成效進(jìn)步得越多。且能夠不必或少用工裝，不只節(jié)省了費(fèi)用，而且能夠縮短出產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
    二、機(jī)床數(shù)控改造的方案
    1．?dāng)?shù)控體系的挑選
    數(shù)控體系是機(jī)床的中心，在挑選時(shí)，要對(duì)其功用、經(jīng)濟(jì)性及修理服務(wù)等進(jìn)行歸納思考，盡量選用名牌產(chǎn)品。依據(jù)被改機(jī)床的構(gòu)造、功用及被加工零件的精度來(lái)挑選數(shù)控體系。既要功用相匹配，又要盡量削減過(guò)剩的數(shù)控功用。這樣一方面可防止資金浪費(fèi)，另一方面也可防止因數(shù)控體系雜亂而增加的故障率。
    當(dāng)前數(shù)控體系主要有三種類(lèi)型：步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)體系；異步電機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)光柵丈量反應(yīng)的閉環(huán)數(shù)控體系；交／直流伺服電機(jī)拖動(dòng)編碼器反應(yīng)的半閉環(huán)數(shù)控體系。其間步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)體系，其伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)備主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。該體系位移精度較低，但構(gòu)造簡(jiǎn)略、調(diào)試修理便利、質(zhì)量安穩(wěn)牢靠、成本低、抗干擾功用強(qiáng)、對(duì)環(huán)境室溫需求不高，易改裝成功。適用于精度需求通常的中小型機(jī)床的改造，也是當(dāng)前數(shù)控改造中使用最為廣泛的一種。異步電機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)光柵丈量反應(yīng)的閉環(huán)數(shù)控體系控制精度高，但在構(gòu)造上比開(kāi)環(huán)進(jìn)給體系雜亂，工作量大，成本也高，調(diào)試艱難，通常不選用。交／直流伺服電機(jī)拖動(dòng)編碼器反應(yīng)的半閉環(huán)數(shù)控體系，其精度介于前二者之間，構(gòu)造與調(diào)試都較閉環(huán)體系簡(jiǎn)略，適用于控制精度需求較高的大、中型機(jī)床的改造。
    2．機(jī)械有些改造
    機(jī)床數(shù)控改造后應(yīng)到達(dá)較高的靜動(dòng)態(tài)剛度，為此需求運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小、傳動(dòng)無(wú)空隙、功率大，而且便于操作和修理等。
    對(duì)數(shù)控車(chē)床來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌除應(yīng)具有原精度外，還要有杰出的耐摩性和小的摩擦阻力。當(dāng)前多使用在原導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶，能防爬，并具有自潤(rùn)滑性，可進(jìn)步導(dǎo)軌壽數(shù)，工作量小、周期短、費(fèi)用低。
    傳動(dòng)鏈的精度受傳動(dòng)絲杠和齒輪副的影響�；瑒�(dòng)絲杠報(bào)價(jià)低，但難以滿意精度需求較高的零件加工；滾珠絲杠摩擦丟失小，傳動(dòng)功率可在90％以上，傳動(dòng)活絡(luò)、精度高、壽數(shù)長(zhǎng)，且能夠下降電機(jī)發(fā)動(dòng)力矩，可滿意較高精度零件的加工需求。
    為確保傳動(dòng)精度，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比通常機(jī)床高，要到達(dá)無(wú)隙傳動(dòng)。消除齒輪副的傳動(dòng)空隙有柔性調(diào)整法和剛性調(diào)整法兩種。柔性調(diào)整法構(gòu)造雜亂，傳動(dòng)剛度低；剛性調(diào)整法傳動(dòng)剛度高，構(gòu)造簡(jiǎn)略。
    三、機(jī)床數(shù)控改造實(shí)例分析
    現(xiàn)以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床為例說(shuō)明改造要點(diǎn)。
    1．挑選數(shù)字控制體系。進(jìn)口數(shù)控體系有日本Fanue、德國(guó)Siemens、美國(guó)MCS-8051體系等。國(guó)產(chǎn)數(shù)控體系主要有華中數(shù)控、廣州數(shù)控體系等。這些體系均有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、車(chē)公／英制螺紋、刀具補(bǔ)償、空隙補(bǔ)償、刀具自動(dòng)轉(zhuǎn)位等功用，功用安穩(wěn)，價(jià)錢(qián)適中，操作面板簡(jiǎn)略直觀，有發(fā)動(dòng)鍵、暫停鍵、單段／連續(xù)開(kāi)關(guān)、連續(xù)進(jìn)給鍵、急停鍵、鍵盤(pán)、顯示屏等。不但控制弱電，而且對(duì)主軸變速、刀架轉(zhuǎn)位、主軸啟停與換向及其他一些輔助性動(dòng)作也能通過(guò)指令控制。
    2．滾珠絲杠副改造。為了完成絲杠無(wú)隙傳動(dòng)，應(yīng)將原機(jī)床的滑動(dòng)絲杠改換成滾珠絲杠副。此項(xiàng)不屬必改項(xiàng)，如對(duì)機(jī)床精度需求不高時(shí)，能夠通過(guò)預(yù)緊原螺母的方法消除傳動(dòng)空隙。
    3．步進(jìn)電機(jī)選用。車(chē)床進(jìn)給傳動(dòng)有些改造時(shí)要拆除機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，代之以步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪或同步帶、減速驅(qū)動(dòng)絲杠，帶動(dòng)刀架移動(dòng)�？v向步進(jìn)電機(jī)固定在床身上，橫向步進(jìn)電機(jī)固定在床鞍上。如步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩足夠大及構(gòu)造許可的情況下，也能夠不必減速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)直接與滾動(dòng)絲杠相連。
    4．自動(dòng)刀架安裝。將原車(chē)床的刀架換成自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。臥式車(chē)床自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架最常見(jiàn)的型式是螺旋型四轉(zhuǎn)位刀架，拆除小拖板后將刀架調(diào)整好高度安裝在中拖板上，由數(shù)控體系直接控制，功率高，工藝功用牢靠。
    5．安裝光電編碼器。加工螺紋時(shí)為了確保步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給與主軸的旋轉(zhuǎn)相配合，切削出固定螺距、固定起點(diǎn)、多頭螺紋等量分度的螺紋，通常在主軸尾部安裝增量式光電編碼器。切制螺紋時(shí)，編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，同時(shí)發(fā)出與主軸轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，控制刀架縱向移動(dòng)。
    6．導(dǎo)軌改造。為防進(jìn)給部件爬行，影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度，可選用兩種方法，一種是將原導(dǎo)軌貼軟帶；另一種是改為滾動(dòng)導(dǎo)軌。當(dāng)機(jī)床精度需求不高時(shí)，通常不做導(dǎo)軌改造。
    7．主軸變速機(jī)構(gòu)。主軸變速改造通常選用交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速體系，由CNC控制變頻器、變頻器驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)完成自動(dòng)無(wú)級(jí)變速。在自動(dòng)化程度需求不高的情況下，機(jī)床主軸變速有些可不做改動(dòng)，這樣可大大下降改造成本。
    四、應(yīng)注意的問(wèn)題
    1、施工隊(duì)伍的挑選。改造效果很大程度上依賴于施工隊(duì)伍的素質(zhì)，應(yīng)重視。
    2、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。此階段應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，并為驗(yàn)收作準(zhǔn)備。
    3、驗(yàn)收。驗(yàn)收通常有兩個(gè)內(nèi)容：(1)標(biāo)準(zhǔn)樣件的試切削，按照標(biāo)準(zhǔn)制定切削程序。在有資格的操作工、編程人員配合下進(jìn)行試切削，以此檢驗(yàn)機(jī)床剛度、切削力、噪聲、運(yùn)動(dòng)軌跡和關(guān)聯(lián)動(dòng)作等是否合格。(2)機(jī)床精度的校驗(yàn)。改造后機(jī)床的控制精度應(yīng)以體系本身的功用（如步進(jìn)尺寸等）與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具（如激光干涉儀）對(duì)照檢查，這樣可用得到的數(shù)據(jù)補(bǔ)償位置丈量體系，從而進(jìn)步機(jī)床精度。同時(shí)還應(yīng)與改造前機(jī)床的各項(xiàng)功用和精度作對(duì)比，獲得量化的指標(biāo)差。機(jī)床的各項(xiàng)機(jī)械功用指標(biāo)都應(yīng)到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)需求，幾何精度要在規(guī)定的范圍之內(nèi)。
    4、改造資料的留存。機(jī)床改造后還應(yīng)從施工單位索取改造圖紙、資料和改造記錄等，將其匯總、整理、歸檔。保持資料的完整對(duì)設(shè)備今后的安穩(wěn)運(yùn)行十分重要。