隨著科學技術的迅速發(fā)展，市場競爭日趨激烈，在機械制造中，中小批生產(chǎn)占加工總量的比例越來越大;客觀上要求與之相適應的加工設備的自動化程度越來越高。
目前，中國煤田地質勘探系統(tǒng)有近萬臺機床，大都是多年來生產(chǎn)積累的通用機床，柔性和自動化程度低。要想在短時期內(nèi)大量地更新現(xiàn)有設備，無論從資金還是國內(nèi)機床制造廠的生產(chǎn)能力都很難做到。對舊機床進行數(shù)控化改造投資少、見效快，是機械制造廠挖潛技改的一條成功之路。
一、改造原理及改造方案
1.改造原理
目前，數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，按數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比分為:經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)、標準型數(shù)控系統(tǒng)、全功能型數(shù)控系統(tǒng)和特殊型數(shù)控系統(tǒng)四大類產(chǎn)品。
經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)也稱簡易數(shù)控系統(tǒng)(simplenumericalcontrolsystem)。其特點是價格便宜、精度適中、功能簡化、針對性強，比較適用于老設備技術改造和產(chǎn)品更新。
標準型數(shù)控系統(tǒng)的特點是功能較全，價格適中，適用于中檔的數(shù)控機床，應用較廣。
多功能型數(shù)控系統(tǒng)的特點是功能齊全，價格較貴。適用于加工復雜零件的大中型機床以及FMS、CIMS中使用的數(shù)控機床。
特殊型數(shù)控系統(tǒng)適用于各類特種加工機床，如:電加工機床，超精加工機床等。
依據(jù)經(jīng)濟實用原則。對中小型車床的改造廣泛采用步進電機驅動的開環(huán)控制系統(tǒng)。用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造后車床的控制原理。改造后的車床可以自動車削圓柱面、圓錐面、端面、球面、螺紋等。
2.改造方案
結合生產(chǎn)實際，依據(jù)工藝要求和被改造車床的完好程度，可采用不同的改造方案。
對實際役齡較短，零部件完好，精度尚未降低，導軌刮花可見或實際役齡較長經(jīng)修復后達到精度要求的機床可作如下改造。
安裝脈沖編碼器將主軸的轉速與進給量聯(lián)系起來。將原機床的刀架拆除換成電動刀架實現(xiàn)自動換刀。將原機床的掛輪系統(tǒng)、進給箱、溜板箱、絲杠、光杠拆除，換成由步進電機、齒輪減速裝置和滾珠絲杠組成的進給傳動系統(tǒng)?？v向步進電機及齒輪減速裝置安裝在拆除進給箱處的床身上。滾珠絲杠支座可安裝在原絲杠的安裝基面上，螺母支座安裝在縱向拖板上?？v向進給傳動示意圖。橫向步進電機及齒輪減速裝置安裝在縱向溜板上橫向絲杠尾端處。滾珠絲杠安裝在原絲杠位置，并對原絲杠支承部位、螺母座部位以及原空間尺寸進行加工。留意橫向滑板與齒輪減速裝置是否碰撞，若碰應采取措施。橫向進給傳動示意圖。
二、經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的選擇
目前，國內(nèi)生產(chǎn)的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)有多種類型。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)主要包括數(shù)控裝置、坐標軸驅動(或伺服)系統(tǒng)、主軸驅動系統(tǒng)、刀架及輔助功能的強電控制與驅動系統(tǒng)、接口等。
經(jīng)濟型數(shù)控裝置有步進電機驅動的開環(huán)數(shù)控裝置、直流電機驅動的半閉環(huán)數(shù)控裝置和點位式經(jīng)濟型數(shù)控裝置三種。對于數(shù)控車床改造一般選用步電機驅動開環(huán)數(shù)控裝置。選擇時主要考慮以下性能:CPU類型、用戶容量、控制軸或聯(lián)動軸數(shù)、設定單位、插補類型、編程尺寸及編程標準，G、M、S、T、F功能、刀具補償功能、間隙補償功能及循環(huán)功能、顯示方式及顯示信息的形式、盡對編程、增量編程、程序輸進方式以及報警、診斷等。根據(jù)需要選擇相應的性能。
步進電機驅動單元的性能參數(shù)主要有:步進電機性能參數(shù)及安裝尺寸，控制箱與電機的接線型式等。系統(tǒng)的快速進給速度、空載起動頻率，靜態(tài)轉矩，系統(tǒng)升頻降頻時間，起動矩頻特性、起動慣頻特性、運行矩頻特性。
驅動電路的型式主要有:高低壓驅動電路、斬波驅動電路、調(diào)頻調(diào)壓驅動電路、細分驅動電路、電流檢測型功率放大電路等。不同的電路型式、其工作性能不同，根據(jù)加工需要公道選擇。
刀架控制與驅動系統(tǒng)主要考慮刀架型式(如四位或八位電動刀架，或轉塔六位刀架等)，定位精度及重復定位精度，換刀時間、刀具選擇時刀架的轉向、夾緊力，刀桿尺寸及裝夾刀具結構型式等性能參數(shù)。
強電接口及弱電接口、主要根據(jù)工作需要選擇。如工件自動夾緊，加工螺紋時，選擇強電接口;主軸的脈沖編碼器與數(shù)控裝置的接線，程序輸進接口等選擇弱電接口。
國內(nèi)生產(chǎn)的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的類型主要有:BCK2─001，BKC2─005，GWK─1A/Ⅱ/Ⅲ，JWK─20T，BKC2─8A，GSK─928，2385─1T等系列產(chǎn)品。廣泛應用在數(shù)控改裝及老產(chǎn)品車床改型中。在選擇時，除性能參數(shù)外，還要考慮其外型，安裝形式等因素。結合設計計算選擇合適的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。
