普通车床的数控化改造方案

摘 要：为了提高我国机床的国际竞争力，满足生产和教学需要，将普通车床进行数控化改造并提高其使用的多功能性、安全性是大势所趋，在对普通车床进行改造的同时，设计出便于工人使用的机床附属元件也是很有意义的，所以本次设计改造主要包括对普通车床进行数控化改造、“车、铣、钻复合”车床改造及安全扳手的设计改造。

关键词：车床;改造;数控化;多功能性;安全性

1.引言

我国是世界上机床产量最多的国家，目前机床总量380余万台，但其中数控机床总数只有11.34万台，数控化率不到3%，在国际市场竞争中处于较低水平。所以，投入较少的资金，将普通车床改造升级为数控车床，可以为企业创造可观的经济效益，可以使学校适应现代化生产和教学的要求，同时也可提高我国机床的数控化率。并且，在普通车床改造升级为数控车床的基础上，还要更大程度的提高该数控车床的多功能性、安全性、加工精度和生产效率，因此提出了以下改造方案。

2.改造方案

2.1数控化改造方案

对普通车床进行数控化改造，可以提高加工效率、加工精度和自动化程度，数控改造分为硬件设计和软件设计两个部分。

硬件设计主要包括液压卡盘、液压尾座的总体布局设计，及其主要零件形状、尺寸、材料的设计，在制造前还要对其进行有限元分析，从而优化设计;软件设计主要包括PLC和CNC系统的设计，包括CNC系统的选择及电气控制线的连接、PLC系统的选择及与CNC机床联接方式的确定，并设计与其配套的附属元件。

2.2“车、铣、钻复合”车床改造方案

车铣复合是实现工件完整加工的有效方法，减少了零件在加工中重复拆卸、安装、找正所耗费的时间。动力刀塔的设计是车铣复合车床的重要部分，它的性能将直接影响零件的加工精度、表面质量和机床生产率。

基于以上考虑，将动力刀塔设计如下：

动力刀塔由步进电机、伺服电动机、横溜板、燕尾槽动导轨、立柱、动力头、刀具等组成，其中动力头是主要组成部分。动力头部分可以安装十二把刀具，分别为车刀、铣刀、钻头、螺纹刀等;动力头安装在立柱上，可做旋转运动，方便了更换刀具;立柱可以沿着燕尾槽动导轨上下滑动，同时与主轴的旋转运动相配合，可以实现刀具与工件之间X向、Y向的相对运动。燕尾槽动导轨安装在横溜板上，横溜板带动整个动力单元实现了Z向运动。

2.3扳手设计方案

普通车床中，常用的卡盘扳手和刀架扳手形状类似，工人们在取用的时候经常会出现拿错的情况，这样会浪费工作时间;特别是初学车床的学生和学徒们，在使用卡盘扳手卡紧工件后，有时会忘记取下而直接启动车床，使卡盘旋转，这样会导致严重的安全事故。

基于以上加工中存在的两点问题，设计了一种多功能安全扳手：以卡盘扳手为主体，在卡盘扳手外侧套有刀架套筒扳手，刀架套筒扳手上端套有弹簧、外侧套有外套筒，外套筒起到保护扳手和弹簧的作用，并在刀架套筒扳手上开一对对称的键槽形通孔，用螺钉通过通孔将卡盘扳手、刀架套筒扳手和外套筒相连接，通孔尺寸即为刀架套筒扳手的行程范围。这样，工人在不加外力情况下可以使用刀架套筒扳手，稍用力下压便可在弹簧作用下使用卡盘扳手，工件夹紧完毕，停止施力，卡盘扳手又将在弹簧作用下从卡盘孔中弹出，避免危险的发生，也减少了使用过程中两种扳手频繁更换的时间。

3.结语

车铣复合车床的设计可以实现零件在一台机床上一次装夹后完成车、铣、钻等加工，减少了零件的重复装夹次数，节约了零件搬运、装夹、切换刀具和主轴这些操作在加工过程中所耗费的时间，从而提高了生产效率、降低了工人的劳动强度;多功能安全扳手的设计，将刀架扳手和卡盘扳手合二为一，并安装了弹簧，可以提高车床使用的安全性和高效性。通过本次对普通车床的数控化及多功能性改造，可以大大提高车床生产效率和加工精度、同时也大幅度地降低了工人的劳动强度，若能得到普及，将会提高我国机床的数控化率，并能提高我国机床水平的国际竞争力。

参考文献：

[1]杨叔子.机械加工工艺师手册.北京：机械工业出版社，2001

[2]李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994

[3]赵中敏.机床的数控化改造及其未来发展趋势[J].机床电器，2006，（02）：5-7.

[4]李园，阮健，王姬.CA6140型普通车床电气控制系统的数控化改造[J].科技创新导报，2007：86-87.

[5]朱正伟.数控机床机械系统[M]北京：中国劳动社会保障出版社，2004.