1 引言

　　　對(duì)原有的重型臥式車(chē)床及軋輥車(chē)床進(jìn)行現(xiàn)代化的數(shù)控改造是一條投資少、見(jiàn)效快、成效顯著的捷徑。用戶廠要求數(shù)控改造后的重型臥式車(chē)床及軋輥車(chē)床，既要適用于材質(zhì)為普鋼、鍛鋼、合金鑄鐵、高速鋼、高銘鋼等軋輥的粗、精加工工序的高效重負(fù)荷切削，又要能完成外圓、內(nèi)孔、端面、錐面、內(nèi)外螺紋、圓弧及各種曲線復(fù)合孔f的高精度、低粗糙度的高效自動(dòng)切削。目前，唐山重型機(jī)床廠已成功地為我國(guó)******的冶金軋輥制造企業(yè)的普通重型臥式車(chē)床C61125A,C61160,C61200G進(jìn)行了數(shù)控化、現(xiàn)代化改造，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 普通型與全新數(shù)控型重型臥式車(chē)床(軋輥車(chē)床)主要參數(shù)及性能對(duì)比(見(jiàn)表1)

表1

以C 61 20 0普通型與全新數(shù)控重型臥式車(chē)床為例。
從表1對(duì)比中可知:
(1 )普通型與全新數(shù)控型重型臥式車(chē)床及軋輥車(chē)床的主參數(shù)、主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速范圍(表1中前7項(xiàng))基本一致。
(2 )縱、橫向進(jìn)給量范圍:普通型 : 進(jìn)給范圍窄，且為有級(jí)變速，完成進(jìn)給量運(yùn)動(dòng)和車(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)，依靠主傳動(dòng)、進(jìn)給箱、光杠、絲杠、溜板箱、刀架等部件多組變速機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。完成快速移動(dòng)需要有專門(mén)的快速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且速度是數(shù)控機(jī)床的一半。
全新數(shù)控型:進(jìn)給范圍寬，無(wú)級(jí)變速，可根據(jù)需要任意調(diào)整，各種進(jìn)給加工運(yùn)動(dòng)均為分離傳動(dòng)，各運(yùn)動(dòng)軸線都有自己的交流伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)械降速系統(tǒng)，結(jié)合主軸所配置的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，在數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)一控制下完成主軸、縱向Z軸、橫向X軸組合進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。快速移動(dòng)速度是普通型的2倍，同時(shí)也就意味著空行程的運(yùn)動(dòng)效率提高了2倍，輔助準(zhǔn)備時(shí)間縮短了一半。
(3 )切削加工原理(以加工冶金軋輥上的復(fù)雜孔型為例):普通 型 : 加工時(shí)需用各類(lèi)成型樣板刀具用已加工完的工件去找正待加工工件孔型進(jìn)行對(duì)輥車(chē)削加工，效率低，精度差。加工的圓弧過(guò)渡曲線尺寸、輪廓精度不穩(wěn)定、效率低，難以適應(yīng)孔型多變的要求。
全新數(shù)控型:加工時(shí)由數(shù)控程序控制X軸、2軸插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)和主軸S轉(zhuǎn)速自動(dòng)變換，帶動(dòng)可轉(zhuǎn)位刀頭完成平面坐標(biāo)系內(nèi)任意孔型曲線的加工，效率高精度高。任意孔型的變化，只要改變加工程序即可適應(yīng)。
從以上的分析對(duì)比可以看出:對(duì)普通重型臥式車(chē)床或軋輥車(chē)床的數(shù)控化改造主要側(cè)重于主傳動(dòng)部分的提高如注和縱、橫向進(jìn)給部分的現(xiàn)代化.妓化設(shè)計(jì)。

3 數(shù)控化改造設(shè)計(jì)內(nèi)容

　　　床身拆除原有光杠和絲杠，導(dǎo)軌重新磨削加工，大縱向鑲裝高精度斜齒條。

　　　主傳動(dòng)主軸和齒輪系統(tǒng)優(yōu)化處理，主軸尾部加裝編碼器，調(diào)速系統(tǒng)更新為先進(jìn)的全數(shù)字直流調(diào)速或交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。
　　　縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)廢除原機(jī)床的刀架、溜板箱、進(jìn)給箱，重新設(shè)計(jì)制作一套數(shù)控刀架、溜板箱、框式刀臺(tái)(或多工位轉(zhuǎn)塔刀臺(tái))。
3.1數(shù)控刀架
　　　由刀架拖板橫滑板、橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成大拖板在床身縱向?qū)к壣弦苿?dòng)，采用貼塑導(dǎo)軌副、自動(dòng)潤(rùn)滑來(lái)降低摩擦系數(shù)。橫向傳動(dòng)鏈由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)降速齒輪、滾珠絲杠(螺母)副刀架橫向滑板完成橫向(X軸)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
3.2 數(shù)控溜板箱
　　　它是縱向超長(zhǎng)距離高精度進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵傳動(dòng)元件，對(duì)于運(yùn)動(dòng)距離超過(guò)6m的重型運(yùn)動(dòng)部件，同時(shí)又有定位精度要求的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)尤1冬重要。大縱向(Z軸)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用雙小齒輪消隙傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)鏈內(nèi)部利用斜齒輪螺旋原理及中心軸軸向移動(dòng)驅(qū)使雙小齒輪相對(duì)斜齒條轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)消隙傳動(dòng)的目的。
縱 (Z軸)、橫(X軸)向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軸線采用精密光柵尺作位置檢測(cè)反饋元件，組成閉環(huán)控制。
3.3 框式刀臺(tái)
　　　在刀架橫滑板、刀臺(tái)體左右兩側(cè)均安裝有高剛性強(qiáng)力刀排，刀排可沿工件徑向作仲縮、定位、夾緊運(yùn)動(dòng)，保證刀架在加工范圍內(nèi)******懸伸時(shí)剛度足夠，確保切削精度。同時(shí)具備快速換刀結(jié)構(gòu)，使刀具有高精度定位功能。當(dāng)配置專用附件時(shí)，還可車(chē)削內(nèi)孔、內(nèi)螺紋、內(nèi)錐孔等。
3.4 刀架走臺(tái)和懸掛式操作按鈕站
　　　從人性化設(shè)計(jì)角度設(shè)計(jì)出便于操作者操作和加工的刀架走臺(tái)和懸掛式操作按鈕站。操作者站在刀架上，通過(guò)懸掛按鈕站即可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床零件加工主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的集中控制。
3.5 配裝英國(guó)“雷尼紹”側(cè)頭
便于對(duì)工件各加工部位的檢測(cè)。
3.6 數(shù)控系統(tǒng)
　　　可根據(jù)功能需要任意選用西班牙"FAGOR"8040或8055,德國(guó)“西門(mén)子”802D或840D等數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)可控制X,Z兩進(jìn)給軸和主軸S，具有直線及圓弧插補(bǔ)、螺距誤差補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償及刀具磨損補(bǔ)償?shù)裙δ?，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)圖形模擬、藍(lán)圖編程、故障自診斷、多種參數(shù)的存儲(chǔ)及調(diào)用等功能。

4 全新數(shù)控型與數(shù)控改造型重型臥式車(chē)床(軋輥車(chē)床)主要性能參數(shù)對(duì)比

以C 61 20 0全新數(shù)控型與數(shù)控改造型為例(見(jiàn)表2)
從表2對(duì)比中可知:
(1 )全新數(shù)控型和數(shù)控改造型重型臥式車(chē)床及軋輥車(chē)床的主參數(shù)(表中前6項(xiàng))基體一致;
(2 )主傳動(dòng)的性能參數(shù)兩者一致，但數(shù)控改造型的床頭箱內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)比數(shù)控重車(chē)復(fù)雜，維護(hù)略困難些;
(3 )關(guān)鍵的、決定機(jī)床整機(jī)性能的核心部分縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的技術(shù)參數(shù)兩者一致，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也一致;

表2

(4 )在床身大縱向刀架運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌防護(hù)中，全新數(shù)控重車(chē)的設(shè)計(jì)布局可以將導(dǎo)軌鑲鋼，同時(shí)全長(zhǎng)用防護(hù)罩防護(hù)，有利于運(yùn)動(dòng)精度的長(zhǎng)期保持;而數(shù)控改造重車(chē)因床身是舊機(jī)床的，故結(jié)構(gòu)上受限，不能對(duì)導(dǎo)軌全防護(hù)。盡管可鑲鋼帶但在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，鐵屑等物難免會(huì)損害床身導(dǎo)軌面，對(duì)精度產(chǎn)生影響。

5 結(jié)語(yǔ)

　　　綜上所述，數(shù)控改造后的重型臥式車(chē)床及軋輥車(chē)床的功能和主要性能參數(shù)(除床身防護(hù)以外)，均與全新數(shù)控重型臥式車(chē)床及軋輥車(chē)床的性能參數(shù)一致，然而其價(jià)格約為數(shù)控重車(chē)全新產(chǎn)品的1/3左右;生產(chǎn)周期比全新產(chǎn)品縮短了1/2。