ТФ1271加工中心為俄羅斯六七十年代產(chǎn)品。該加工中心電氣部分性能較差，數(shù)控系統(tǒng)非常落后，且系統(tǒng)內(nèi)部元器件多為分離元件，系統(tǒng)體積龐大，穩(wěn)定性差，故障率高，與目前國內(nèi)外生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)相比功能較少，如通訊、單段、跳段、加工圖形顯示等功能都沒有，給使用者帶來一些不便；強電部分如液壓、冷卻、潤滑、主軸的電機控制元件及線路已經(jīng)老化；加工中心的一些位置檢測開關都屬于非標準元件，在國內(nèi)找不到同類開關作備件。

　　該加工中心機械部分性能良好，各個部件磨損較少，還能較好地滿足機床的設計要求。它的機械設計有三個特點，刀庫容量為12把刀，每把刀的選擇定位由電氣控制粗定位，zui后由機械擋塊精定位；主軸電機是三相異步電機，只能工作在額定轉速下，然后選擇不同齒數(shù)的齒輪嚙合傳動形成18種轉速；主軸定向為機械式定向，通過對液壓閥的控制，靠液壓驅動，把主軸直接轉到換刀位置。

　　2改造方案

　　更換數(shù)控系統(tǒng)，采用北京機床研究所研制生產(chǎn)的CME1000系統(tǒng)。該系統(tǒng)為經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，具有良好的性能價格比，廣泛用于車床、銑床、加工中心。與原系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)體積小，具有良好的人機界面，定位精度高，功能強，增加了通訊功能，可以和計算機直接通訊，為離線編程提供了方便；加工圖形的顯示功能，可以讓編程者在機床不動作的情況下看到模擬的加工曲線，使調試程序極為安全、方便；單段功能，在工件試切時，用單段功能比較安全；跳段功能，為同一程序的靈活應用提供了條件；機床鎖住功能，該功能與圖形顯示功能相配合使調試加工非常方便；手搖功能，在加工對刀時，它可以連續(xù)調整刀尖位置，比原機床采用的點動功能方便了很多。

　　強電部分，電機本身性能良好，但控制系統(tǒng)的元器件及線纜老化，所以對原加工中心的電機予以保留，包括主軸電機、冷卻電機、潤滑電機和液壓電機，而對其它部分全部予以替換。

　　位置檢測開關部分，原加工中心的行程開關和接近開關使用的都是非標準件，對這些非標準的檢測開關將全部用國產(chǎn)的標準件替換掉。

　　機械部分性能完好全部予以保留。

　　全部改造費用為10.5萬元人民幣，購買原加工中心的費用為25萬元人民幣，購買一臺與改造后同等檔次的加工中心要80～100萬元人民幣。

　　3改造過程中的幾個特殊問題

　　主軸的18種轉速選擇

　　主軸的18檔變速是通過三組滑移齒輪實現(xiàn)的。三組滑移齒輪分別由三個液壓驅動撥叉控制。齒輪換檔過程中，主軸電機進行步進，以保證齒輪能快速準確地嚙合。主軸電機無步進功能時，就容易出現(xiàn)變速過程的頂齒現(xiàn)象，導致掛檔失敗。

　　聯(lián)軸節(jié)間隙對機床精度的影響

　　工作臺的絲杠與伺服電機通過聯(lián)軸節(jié)相連，絲杠與電機軸上各裝聯(lián)軸節(jié)的一部分，兩部分相配合實現(xiàn)傳動。聯(lián)軸節(jié)是原機床本身的，聯(lián)軸節(jié)兩部分的配合間隙δ為200μm，電機轉動一圈工作臺移動距離DL為10mm，聯(lián)軸節(jié)直徑D為60mm，配合間隙d引起的誤差e為

　　e=d·DL/πD=10.6（μm）

　　配合間隙引起的誤差為10.6μm，原加工中心的設計加工精度為30μm，因此聯(lián)軸節(jié)配合間隙引起的誤差在正常的范圍內(nèi)，原加工中心的聯(lián)軸節(jié)可以繼續(xù)使用。

　　主軸電機步進功能的實現(xiàn)

　　如前所述，主軸箱齒輪進行換檔時，需要主軸做步進配合，否則極易出現(xiàn)換檔失敗。一般三相異步主軸電機沒有步進功能，給電機通以三相交流電，電機進行高速旋轉。通過PLC的控制，電機的三相繞阻通以較低的直流脈動電壓，實現(xiàn)了主軸電機步進功能。原理如上圖。

　　4結束語

　　對俄羅斯ТФ1271加工中心的改造過程中，從數(shù)控系統(tǒng)到位置檢測開關以及操作面板等改造所用設備和元器件全部采用國產(chǎn)品。一方面由于近幾年來國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，部分數(shù)控廠家的某些數(shù)控產(chǎn)品在質量上可以與國外的同類產(chǎn)品相當；另一方面采用國產(chǎn)品可以節(jié)約成本，便于維護。該加工中心改造后，到目前已連續(xù)正常工作一年，在加工精度及功能方面滿足原加工中心的設計要求，而且改造后的加工中心，與改造前相比，定位精度高，還增加了通訊功能、數(shù)控程序的單段執(zhí)行功能和跳段執(zhí)行功能以及手搖功能等多種功能。對舊機床或加工中心的數(shù)控改造，可以使它們由陳舊淘汰設備而變成先進的數(shù)控加工設備，改造費用僅相當于購買一臺同類新設備所需費用的10％，對舊機床或加工中心的數(shù)控更新改造可以帶來良好的社全效益和經(jīng)濟效益。