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對加工中心的改造要求
日期：2010年01月14 來源：沈陽第一機床廠 關鍵字：加工中心
加工中心已成為現代機床發展的主流方向，加工中心廣泛應用于機械制造中，與普通的機床相比，加工中心具有工序集中、加工精度高、適應性強、生產效率高、經濟效益好、勞動強度低、搖臂鉆床有利于生產管理現代化等優點，所以加工中心一直都是受到企業的高度重視的。
在數控加工中心發展的半個多世紀的歷程中，世界先進制造技術的興起和不斷成熟，電子技術的迅速發展，以及各種性能良好的傳感器的出現和運用，使加工中心功能日益完善，自動化、智能化程度越來越高，加工中心也朝著高速化、高精度化、多功能化、智能化、系統化及高可靠性方向發展。
目前，我國的很多大型機械制造企業中，有早期引進的加工中心，引進時價格很高，性能相比其他機床也保持得比較好。經過多年使用，現在這些機床的加工效率、精度等都處于一種比較落后的水平，且數控功能也不能滿足要求。在舊的設備沒有損壞的情況下，倘若企業為了提高效率，加工中心更換舊設備為全新設備的話，生產成本就非常大了，造成資源浪費，不利于企業的發展。因此，為了節約成本，搖臂鉆床可以對現有的一些加工中心進行數控化升級改造，在盡量少改動機床的情況下，使其性能及加工精度等上升一個層次。另外，有些加工中心的數控系統需要升級和添加附件的情況，都屬于加工中心的升級改造。
加工中心的伺服進給系統是由伺服驅動電路、伺服驅動裝置、機械傳動機構及執行部件組成。伺服系統有開環、閉環和半閉環之分，本例中采用的是閉環控制。數控系統發出的指令信號，由伺服驅動裝置接收并將其轉換成角位移或直線位移，從而驅動執行機構運動。前面幾章選擇的電動機都是交流伺服電動機，在加工中心的閉環或半閉環進給伺服系統中，其驅動裝置要保證電動機平滑運轉、波動小、無爬行的現象。
(1)對加工中心主軸傳動系統的要求。加工中心的主軸傳動系統是由主軸電動機、主軸傳動系統以及主軸組件組成。加工中心要有更高的效率、更寬的使用范圍、更高的加工精度就必須滿足以下要求：
1)調速功能。在加工過程中，不同材料、不同工序、加工中心不同的加工環境對切削的工藝要求不一樣。所以主軸就必須具有一定的調速范圍，以保證加工時選擇合適的切削用量，從而獲得最佳加工效果。搖臂鉆床改造后的加工中心應具有更好的調速性能。
2)精度和剛度要求。加工中心的精度和主軸系統的精度密切相關，包括選擇精度和運動精度。剛度則主要是靜態剛度，它反映了主軸部件或零件抵抗靜態外載的能力。改造加工中心不主張改造主軸的剛體結構，但是可以通過更換主軸電動機的方式，提高其精度和剛度。
3)動態響應性能。加工中心的優越性也表現在響應速度上，移動速度可調范圍寬，正反轉實時控制等。舊的加工中心普遍存在一個問題就是動態響應性能差。以往的機床對動態響應要求不高，機床的響應速度慢，不能適應現代數控系統的響應頻率，因此在數控化改造中，要重點改造主軸的伺服系統，進而提高其動態響應陛能。
4)抗振性和熱穩定性。機床在加工過程中的振動一直是造成加工精度低的主要原因。加工中心要求主軸要有好的抗振性，抵抗在加工過程中的沖擊力和交變力的干擾。加工中心高速旋轉會使主軸部件產生較多的熱量，搖臂鉆床要是主軸的抗熱性不好，則會使其組成部件產生變形，破壞加工精度，造成誤差。舊有的加工中心在長期的使用過程中發生了主軸變形、軸承磨損嚴重的問題。這些問題嚴重地影響了機床的抗振性，同時由于潤滑環境惡劣，造成了大量的摩擦熱，影響了機床的熱穩定性。因此在進行升級改造時，更換主軸及其支承軸承是必須要做的。
5)刀具自動夾緊功能。加工中心一個大的特點就是可以自動換刀。所以主軸上就必須裝有自動夾緊裝置，以方便快速換刀和對刀。有些加工中心的機械手是傳統的形式，不能與現代的數控系統匹配，因此在更換數控系統的同時，還要按照新數控系統的要求更換或改進原有的換刀裝置及刀庫。
(2)對加工中心進給伺服系統的要求。加工中心的進給伺服系統主要是控制機床移動部件位置。根據系統的控制信號，使運動部件按程序規定的方向運動。它運動的準確度也直接影響加工精度，加工中心所以，加工中心對伺服系統的要求如下：
1)高的傳動精度和定位精度。高的傳動精度和定位精度是衡量機床性能高低的一個重要指標，搖臂鉆床是保證加工輪廓面精度和尺寸精度的直接影響因素。在加工中心的改造中，一般要更換原有的伺服電動機。原來的電動機部件已經老化，其傳動精度和定位精度已經不能滿足要求，由于使用時間長，修理后再次使用的可能性不是{艮大，因此建議更換進給電動機。
2)寬的進給調速范圍。不同材料要求切削的速度也有很大的差異，加工中心的進給系統要具備較大的調速范圍，進給速度一般為3-10000mm／min；加工中心定位速度要求可以在3mm／min—40m／min之間變化。在主軸的伺服系統更換后，機床的加工范圍擴大，要求進給伺服系統的進給調速范圍也要進一步擴大。
3)快的響應速度。進給系統要對數控系統輸來的信號進行快速翻譯和跟蹤，快速動作，精準到位，使系統的命令不滯后。這個要求需要數控系統、伺服系統和檢測系統的共同配合才能實現，這要求三者的型號和性能匹配。
4)轉矩大。搖臂鉆床當機床在低速下重切削時，要求驅動系統輸出較大的轉矩。加工中心的升級改造后，希望能在原來加工的基礎上進一步擴大加工范圍。因此，要選擇功率大的電動機以適應未來加工的需要。
(3)對測量裝置的要求。包括高精度、高分辨率、高靈敏度、小的遲滯性、寬的測量范圍。加工中心在運動中需要檢測工作臺的位移、機械手的位置等參數。這些參數影響了加工中心的加工精度和加工效率，如果測量信號丟失，會造成加工中心的停機。在改造中，需要檢查、清潔所有檢測裝置，更新已損壞的檢測裝置，加工中心在更換新的檢測裝置時，要先確定其輸入、輸出信號的形式是否能與各相連的裝置匹配。
(4)對控制系統的要求。加工中心的所有指令都是由控制系統發出，其他驅動裝置根據控制系統的指令驅動運動部件工作�？刂葡到y相當于人的大腦，其性能也影響著整個機床的性能，正是由于其重要的作用，加工中心對其要求如下：
1)強控制功能，對主軸和進給軸控制。不單是要各軸完成復雜型面的加工，還必須控制加工中心實現三軸或多軸運動。
2)多種輔助管理功能。包括自動換刀、對刀，刀具半徑和長度補償，搖臂鉆床多種加工自動循環，刀具壽命管理，過載、超程自動保護和自我診斷能力等。
3)多通道控制。加工中心要體現出其高效率，那就必須把加工過程中一些不必要的時間節省下來。在進行加工的同時，可以完成系統賦予其他通道的功能，例加工中心如加工的同時進行自動選刀、控制料庫自動備料等。
4)具有和計算機網絡進行通信和聯網的能力。使數控系統和計算機網絡直接相連，隨時向數控系統傳送編好的程序，是現代數控加工的必要手段。
5)實現遠程控制加工的能力。在遠離數控機床的計算機上對數控機床進行控制，大大減輕了人的勞動強度，也在一定程度上減小了人工誤差。但這種技術由于受到控制權限和網絡安全的限制，目前用得還不多。
在加工中心的數控化更新改造中，選擇數控系統時，要根據機床本身的情況來定，不能因為是加工中心就用最好的系統。無論如何，機床是舊改新，能在原有基礎上提高一個檔次是可行的，如搖臂鉆床果要提高到新機床的水平是不可能的。
(5)對液壓和氣動裝置等輔助裝置的要求。要求液壓和氣動裝置機構緊湊、加工中心工作可靠、易于控制和調節。加工中心主要是要求氣、液壓傳動在工作中可以實現無級變速、易于實現自動化、可頻繁換向等。在加工中心的數控化更新改造中，不建議更改液壓和氣動裝置。原因是這些裝置在原有的機床中都是布置在機床內部的，如果要更換，需要拆卸機床，舊機床拆卸后很難恢復原來的剛度和精度，因此液壓和氣壓系統的改造只建議更換液壓泵和氣泵等外露器件。
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