数控机床改造

数控机床改造（精选8篇）

1.数控机床改造 篇一

机床的数控化改造研究

机床数控化改造是一门综合性很强的机电一体化技术.通过对机床数控化改造应考虑的问题进行了分析,同时对数控系统的选型与机电匹配计算作了较为详细的论述,对于从事机床数控化改造工作具有一定的指导意义.

摘 要：由于机床的数控化改造有较大的经济效益与社会效益，在日本、德国和美国等发达国家已经得到政府的大力扶持，而在中国这种改造才刚刚起步，机床的数控化改造是一项复杂的系统工程，只有抓好改造全过程的设计与管理，才能改造出高质量的数控机床。

关键词：数控化改造;数控系统;伺服系统

机床数控化改造有多种方案，机床类型不同，改造的内容也不同，所以机床改造内容并非一成不变，而要根据实际情况选取合适的方式，以使普通机床数控化改造后的性能与新的同类数控机床相近或相同。同时，在机床数控化改造完成后，还应注意培训数控机床的操作人员和编程人员，以使改造后的数控机床能够尽快发挥作用。

1、改造数控机床的因素分析

数控机床的使用提高了机床加工生产的效率。普通机床进行数控化技术改造后可以实现零件加工自动化;其次，零件加工性能更加稳定安全更加可靠。这是由于经数控技术改造的数控机床的各主要部件经过长期工作，几乎不会因刀刃变形而影响生产件的精度;再次，可以为零件生产厂家节约资金。与购买新的普通机床相比，普通机床的数控化改造一般可以节省一半以上的费用;最后，对于复杂的加工零件而言，改造难度越高，其功效提高的越显著：且可不用或少用工装，这样不但节约费用，还可以缩短零件生产的准备时间。由于所需加工产品的尺寸误差较小，精度要求高，不需要再进行修配。而数控机床由于实现了加工的自动化，计算机系统可以对刀具进行自动化管理，从而不会因为刀具的磨损而影响加工零件的精度与一致性;由于数控机床可以实现多种加工功能，因此可以加T出复杂的零件;由于实现了加工产品的自动化生产，数控机床的加工效率可以提高许多。计算机拥有强大的记忆和存储功能，因而可以把所需的程序存储下来，然后根据程序的规定自动去执行加工工序，实现加工的自动化;数控机床实现了多道工序集中完成，减少了频繁搬运被加工的零件，当零件装夹好后，可以实现多道工序的加工。

2、数控化改造的内容

2.1精度的恢复和机械传动部分的改进

机床改造过程中首要任务是对旧机床进行类似于通常的机床大修，以恢复机床精度，达到新机床的制造标准。但是机床数控化后对机床精度的要求与普通机床的大修是有区别的，即整个机床精度的恢复与机械传动部分的改进，都要为满足数控机床的结构特点和数控自动化加工的要求来进行。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极变速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。

2.2选定数控系统

根据要进行数控化改造机床的.控制要求，选择合适的数控系统是至关重要的。选择时，除了考虑各项功能满足要求外，还一定要确保系统工作可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。国产系统在目前市场上有各种经济型和标准型数控系统供应。其中，经济型数控系统具有结构简单，操作方便，技术易于掌握及制造成本低等优点，系统性能相对较差，可靠性不高。

2.3伺服系统设计

伺服系统分为开环、半闭环和闭环系统三种。开环控制系统主要由驱动控制单元、执行元件和机床组成。闭环伺服驱动由执行元件、驱动控制单元、机床以及反馈检测单元、比较控制环节组成。在普通机床的数控化改造中一般采用步进电动机和交流伺服电动机。交流伺服电动机调速方便，体积小，目前广泛用于数控机床的传动系统。与步进电动机相比， 其精度高、价格昂贵，考虑到改造本身是经济型改造，因此一般选用步进电动机作为驱动装置。检测反馈单元一般用光栅、脉冲编码器等。在选择驱动装置时，一定要考虑其运转性能与电动机的匹配，同时也要考虑其接口数据与数控装置接口数据的匹配。目前国内外的数控系统厂家，都开发了与自己系统配套的驱动器，如广州数控适配DA98 系列驱动器，华中适配HSV 系列动器，FANUC(发那科)本身开发了集成程度很高的多轴驱动器，所以一般优先考虑配套的驱动器。

2.4电气系统的改造设计

在进行机床数控化改造时，原机床的电气控制部分一般只能报废，重新按数控化改造要求进行设计制作。数控机床的强电控制部分设计中要特别注意的是，数控系统各接口信号的特点和形式要相配，并且在设计过程中应尽量简化强电控制线路。在电气控制系统的改造设计中，应该遵循：机床在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济，不宜盲目追求自动化和高指标，力求控制系统操作简单、车床使用与维修方便。机床中的主轴电动机、冷却泵电动机、刀架电动机等均需系统自动控制。数控机床中电气控制系统除了对机床辅助运动和辅助动作控制外，还包括对保护开关、各种行程、极限开关的控制， 以及在操作盘上所有按键、操作指示灯等的控制。改造后的电气控制系统，不仅保留了机床传统控制系统的优点，同时具有体积小、功能强、通用性和灵活性强、使用维护方便等特点。

3、结语

由于机床数控化改造有多种方案，机床类型不同，改造的内容也不同，所以上述机床改造内容并非一成不变，而要根据实际情况选取合适的方式，以使普通机床数控化改造后的性能与新的同类数控机床相近或相同。另外，在机床数控化改造完成后，还应注意培训数控机床的操作人员和编程人员，以使改造后的数控机床能够尽快发挥作用。

2.数控机床改造 篇二

前几年, 我国很多单位从国外引进了很多中高档数控机床, 有的服役期满, 有的不能正常工作, 处于闲置, 造成巨大资源浪费。这些机床共同之处在于机械部分基本完好, 精度较高, 主要是由于数控系统出现问题而又难以购置配件, 不能满足正常生产的需要和现代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用进口数控系统对现有数控设备进行数控化改造, 只需几十万元就能发挥现有设备的作用, 而购置一台新的同性能的数控机床则需要几百万甚至上千万的资金, 因此, 对我国来说数控机床的数控化改造具有明显的经济效益与社会效益, 非常迫切。文章基于此在论述了数控机床改造特点的基础上对于常见的提高数控机床改造精度的措施进行了较详细的阐述。

1 数控机床改造的特点

数控改造技术在机械加工行业中的应用越来越广泛, 这主要是由于数控改造有以下几方面突出特点和优点:

(1) 投资额少、交货期短同购置新机床相比, 一般可以节省60%-80%的费用, 改造费用低, 特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造, 只是新机床购置费用的1/3, 交货期短。即使有些特殊情况, 如高速主轴、托盘自动交换装置的制造与安装过于费工、费钱, 改造成本也高2-3倍, 但与购置新机床相比, 也能节省投资50%左右。

(2) 机械性能稳定可靠所利用的床身、立柱等基础件都是重而兼顾的铸造构件, 而不是那种焊接构件, 改造后的机床性能高、质量好, 可以作为新设备继续使用多年。

(3) 熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时, 不了解新设备是否满足其加工要求。改造则不然, 可以精确地计算出机床地加工能力, 另外, 由于多年使用, 操作者对机床的特性早已了解, 在操作使用和维修方面培训时间短, 见效快。改造的机床一安装好, 就可以实现全负荷运转。

(4) 可采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度, 及时地提高生产设备地自动化水平和效率, 提高设备和档次, 将旧设备改成当今水平的机床。充分利用现有的条件可以充分利用现有地基, 不必像购置新设备时那样需要重新构筑地基。因此可节约费用, 降低改造成本, 同时也可缩短生产准备周期。

(5) 提高产品质量和工效可以解决复杂零件的加工精度控制, 加工的产品尺寸一致性好、合格率高、废品率的、生产效率高。如经济型数控机床, 一般可提高工效3-7倍。对复杂零件而言, 难度越高, 提高的工效越明显。此外还可以减轻工人的劳动强度, 提高工人素质促进科技成果的普及和应用, 为“体力型”向“智能”转变创造条件。

2 提高数控机床改造精度的常见方法

数控机床在设计上要达到高的静动态刚度, 运动副之间的摩擦系数小, 传动无间隙, 功率大;便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求, 还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求, 才能获得预期的改造目的, 常见的机床改造方法如下。

2.1 修复机床导轨精度

导轨的作用是导向与承载。导轨在空载和在切削条件下运动时, 都应具有足够的导向精度。是机床几何精度的基础, 所以, 机床在改造时, 为了达到预期的精度要求, 往往必须修复导轨精度。对不同形式导轨, 大概修理方法如下:

(1) 使用环氧型耐磨导轨涂层修复导轨精度:工作台导轨的涂层, 就是床身导轨的拓印, 它的配合精度必然很高, 简化了工艺, 缩短了制造周期。应用于机床改造更为便利, 效果显著。

(2) 铸铁导轨:铸铁导轨的精加工是用刮削的方法得到的, 刮研显点为18—25点/平方厘米, 同时, 必须保证润滑的可靠性。这样才能尽可能的减小摩擦, 以及对位置控制精度的影响。

2.2 恢复主轴精度

主轴是主轴组的重要组成部分。机床工作时, 由主轴夹持着工件或刀具直接参加表面成形运动, 对加工质量和生产率, 有重要影响。所以, 改造时必须修复主轴的精度。

对于精度超差的主轴拆卸以后应对其进行全面检查, 以便确定修理方案。但大多需要更换主轴轴承、重新调整轴承的间隙调整和预紧。调整后应进行温升实验, 温升超过规定值, 应减少预紧量。

当主轴轴承重新装配好后, 用千分表和标准检验棒, 检查主轴锥孔中心线是否和主轴的回转中心重合, 如果相差较大, 则必须用专用的磨头, 重新磨削主轴锥孔, 使其回转中心同主轴的回转中心完全重合。

2.3 修复或更换滚珠丝杠

随着现代科技的发展, 机械制造业正不断面临着高速度、高精度等新的挑战。滚珠丝杠作为当代数控机床进给的主要传动机构, 以其长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙等显著特点而得以广泛应用, 成为各类数控机床的重要配套部件, 并己实现了标准化、通用化和商品化。基本上现代的数控机床都采用了滚珠丝杠, 但在改造时, 一定要恢复其传动精度, 或干脆更换新的或更高精度的滚珠丝杠, 只有这样才能保证改造后的定位精度, 尤其是在半闭环系统中, 丝杠不仅要起到传动作用, 还要起到标尺的作用, 编码器只是测量丝杠的转数, 至于工作台实际行走的距离, 相当于开环, 只能靠滚珠丝杠本身的精度保证。

2.4 利用精密仪器检测机床精度

可以结合具体的机床改造过程, 利用先进的激光干涉仪测量系统, 对机床的定位精度进行测量, 并利用球杆仪快速检查机床精度, 诊断误差来源, 自动分析机床精度状态, 检查出反向间隙、垂直度、直线度、周期误差、伺服不匹配、传动链磨损等, 根据检测结果, 进行必要的分析, 再结合资金投入、新技术应用等因素确定必要的改造、修理方案。在调整机床参数时, 尤其是伺服驱动参数, 可根据球杆仪的检测结果, 进行系统优化, 使机床参数更合理, 系统更稳定。

在改造完成后, 利用激光干涉仪对定位精度进行测量, 然后, 根据情况进行适当的补偿, 可以大大提高机床的定位精度和加工精度。

2.5 减少传动环节的间隙

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度, 数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动, 因而改造时, 机床主要齿轮必须满足数控机床的要求, 以保证机床加工精度。

如果进给传动系统中有蜗轮蜗杆传动, 一定要注意, 调整好反向间隙, 否则, 很可能直接影响机床性能。另外, 如果进给传动系统中有同步齿形带, 也必须进行适当的调整或更换, 尤其是在采用半闭环系统中, 若此部分不在控制环内, 将直接影响机床的定位精度。

3 结论

为了能够大幅度提高数控机床改造后的性能, 升级为最顶级的高端机床, 有时需要使用高性能和高可靠的新型功能部件。但往往价格非常昂贵, 使用时一定要根据实际情况, 慎重选择。本文对数控机床改造中提高改造精度的方法进行了较全面的论述, 对数控机床改造具有一定的指导意义。

摘要：数控机床的改造在机械加工行业中的应用越来越广, 对于数控机床改造的特点进行了分析, 并在此基础上对提高数控机床改造的精度的常见的几点方法进行了详细的阐述, 对数控机床的改造具有一定的指导作用。

关键词：数控,机床,精度

参考文献

[1]沈军.数控机床改造方案的选择[J].数控设备网, 2005, (4) :25-26.

[2]毕芍.数控机床改造的几点建议[J].机床应用, 2003, (6) :13-14.

[3]郑晓峰.加工中心数控化改造工程研究[J].机械工业出版社, 2005, (3) :44-57.

3.数控机床电气改造问题研究 篇三

【关键词】数控机床；电气；改造

随着我国各大加工企业的快速发展，数控机床在各大领域中的应用也越来越广。数控机床的数量以及技术水平，决定了企业的综合实力、工业企业的现代化程度，甚至影响着一个国家的整体国力。而数控机床电气是机床整个结构中重要的一部分，它的改造情况直接影响着机床的正常运行。因此，数控机床电气改造问题已经得到了各大企业的高度重视，因为它不但关系着机床的健康运行，也影响着企业生产效率能否提高，从而进一步影响企业的经济效益。

1、数控机床电气改造的重要性

近年来数控技术的广泛应用已经成为了工业产品生产自动化与集成化的基础，并已渗透到各大工业领域当中。数控机床的使用数量以及其技术的发展水平直接影响着工业企业的生产能力、现代化的程度以及一个国家的综合实力等。

随着数控机床在各大领域的不断应用以及其技术水平的逐步提高，其问题也在不断的涌现出来，目前电气元件损耗以及精确度下降等问题已经成为数控机床的普遍问题，比如：由于电气连接元件被氧化导致它的接触可靠性降低；由于电机的整流子损耗而导致光电器件性能的下降；由于漏电等现象导致的信号异常以及参数误差等，这些都会影响数控机床设备的正常运行。然而随着数控技术的发展速度越来越快，那些在技术以及工艺和理论方面都没有办法跟上时代脚步的厂家，很可能就会被社会所淘汰，从而失去了原来设备配套服务的保障。同时，在激烈的市场竞争环境下，市场对生产制造企业提出的要求也越来越多。生产企业必须要通过不断提高产品的加工质量、减少加工时间、降低能源损耗等方法才能在激烈的市场竞争中获得一席之地。为了能够实现这个目标就必须要不断提高数控机床的技术水平。可是由于考虑到数控机床设备的资产价值非常高，如果被直接淘汰太过于浪费，因此对数控机床主要部件的工艺改造就成为了各大企业高度重视的问题。

2、数控机床电气改造的具体内容

数控机床电气改造的具体内容主要有以下几个方面：

第一，对数控机床出现问题的部位进行查找和维修，也就是对其功能进行复原，对它的电气零部件进行更换和翻新，从而提高数控机床的生产效率以及产品的生产质量。

第二，还要对那些没有办法满足生产要求的电气系统做出翻新。

第三，数控机床的电气改造还包含对数控技术水平的改革，从而进一步促进数控机床系统功能的发挥。

3、数控机床电气改造要注意的问题

3.1改造前应注意的问题

数控机床在电气改造之前要注意的问题主要有以下几点：

第一，方案的确定以及可行性的分析。数控机床电气在改造之前的可行性分析是非常重要的，它的准确度直接影响着电气改造后的整体效果。所以电气改造的相关工作人员一定要从原机床设备的真实情况出发，对原设备与其它同类机型在功能、使用性以及可靠性等方面的差异做出详细的分析，同时还要根据企业自身的技术水平和企业以后的发展规划等方面做出考量。因为数控机床是机电一体化的设备，数控设备一旦出现机械损耗、走形以及泄漏等问题都会给电气系统的改造带来很多的影响，所以可以先通过熟悉掌握数控设备的整体情况之后再对机床的处理方式进行判断，之后再按照加工企业对设备的使用情况以及企业的经济状况来选择原有电气系统的升级和新电气系统的应用。

第二，在电气改造之前，一定要第一步完成对相关设备机械部分的测算、制图、设计以及零部件的制作，同时还要掌握好新电气系统的详细资料，仔细阅读好系统原理的说明、安装调试的说明以及相关的使用和编程手册等，在熟悉并掌握新系统的功能以及要求之后，再去转换设计新旧系统的接口。另外，还需要充分考虑到新系统和旧系统的功能匹配以及数模之间的转换等问题。之后一定要对新的电气改造系统制定出详细的调试规范以及检验的要求，同时再结合该新电气系统的具体工作内容来对机械设备、电气、液压以及传感等各个项目做出调试和检测，另外在验收的过程中一定要严格依据相关检验标准来进行，不能随意的做出修改。

3.2电气改造过程中应注意的问题

数控机床电气改造过程中要注意的问题主要有以下几点：

第一，在对电气进行正式改造的过程中，一定要高度重视对原机床的综合维护，同时还要对电气系统中保留下来的部分做出调试，保持未进行改造的部分能继续健康的运行。

第二，对原来电气系统的拆卸一定要参照原来的图纸，并要及时的在原来图纸上作出标识，以免被落下。在拆卸的过程中很可能会看出新系统的缺点，应该及时合理的对新系统进行补充和修改，拆卸下来的的旧系统以及一些零部件一定要做好分类，做出妥善的保管，把那些仍然具有利用价值的零部件，可以作为其它数控机床的备用部件。

第三，原电气系统被拆除之后一定要对新系统的位置和布线进行合理的安排，比如，对箱体的固定、线路的走向及固定以及对元器件位置进行调整等。一定要保证连线工艺的规范化。

第四，以上的一系列工作结束之后，一定要按照之前所定的流程和要求开展调试工作。调试的相关工作人员一定要时刻保持清醒的头脑，及时的做好记录，一旦发现问题，要做出合理化的解决。另外，在调试过程中要先对安全保护系统的灵敏度进行测试，以免发生事故；调试的场地一定要保持干净；各个运动的坐标拖板一定要位于整个行程的中心部分，能够空载进行试验的，就先进行空载再进行加载；能够进行模拟试验的，就先进行模拟之后再采取实际行动；能够手动的，就先采取手动后采取自动。

3.3电气改造后应注意的问题

在对电气改造之后，验收工作是非常重要的，要时刻对数控机床的机械性能、电气的控制功能以及控制的精度和切削能力等方面给予高度关注。比如以电气的控制为案例，在把电气系统本身的功能和精确度与标准的计量设备（比如，激光干涉仪和坐标测量仪）做对比的同时，还要与原来数控机床设备的功能和精确度做对比。用量化的结果判断出改造后的整体效果。电气改造完成之后，一定要把相关的图纸和档案保存好，让它保持完整和连续，为以后数控设备的进一步改造提供帮助。

4、结语

综上所述，数控机床目前被各大领域广泛应用，而电气作为数控机床重要的组成部分，它的改造问题已经得到了越来越多的关注。数控机床电气改造是一项相对复杂的工程，它的合理化改造可以提高数控机床的使用情况，还能提高企业的生产效率，从而提高企业的经济效益。

参考文献

[1]王红.旧数控机床改造的意义及其技术途径[J].机械制造与自动化，2012（6）.

[2]孙如军，孙莉.经济型数控机床改造的优化方案研究[J].机床与液压，2011.

4.数控机床改造 篇四

通常机床主轴电动机制动时，采用的是能耗制动方式，使电动机AB相输入直流电源，

采用能耗制动方式使主轴电动机停止，主轴在低档位低速旋转时，大约需要0.5s，在高档位高速旋转时，大约需要2.5s。目前，采用的主轴电动机制动方法如图1所示，先断开KM1，再闭合开关KM2，从而断开三相交流电源，接通直流电源，延时2.5s，认定主轴电动机停止旋转，然后进行换刀或其它动作。

主轴以不同的速度旋转时，采用能耗制动方式使主轴停止所需要的时间不同，采用同样的能耗制动时间，延长无意义的加工辅助时间，降低了机床工作效率。另外，一旦开关KM2不能可靠闭合，或者直流电源保险断开不能正常提供直流电，则主轴电动机只能在摩擦力的作用下减速，制动时间需要很长，但延时2.5s 后，机床数控系统仍然认定主轴电动机已经停止旋转，此时机床进行换刀或其它动作容易造成事故。

因此，我们对机床主轴制动控制方式进行了改进设计，判断主轴旋转状态，不采用延时2.5s，即认定主轴电动机停止旋转的控制方式，而是实时监控主轴旋转状态，当主轴旋转低于一定转速时，立即发出主轴停止完了信号。

2 主轴转速监测方案

在电动机的同步传动轴上安装一块条形铁片，和电动机同步旋转，由接近开关对其检测，每转检测到两个脉冲信号，通过对脉冲信号的检测而得知其转速。检测脉冲信号有两种方案。

第一方案：在一定周期Tp内读取脉冲信号的个数N，PLC是一种顺序控制器，它的程序是由前到后一步一步执行，每执行完一遍为一个扫描周期，然后从头开始循环执行。假如程序有2000步，每步执行时间周期为30μs，则程序的扫描周期约60ms，扫描频率约16Hz，能够准确检测出的脉冲频率应低于 8Hz，当转速的脉冲频率大于16Hz，即转速n≥480r/min时，PLC受其扫描频率的影响，不能准确检测出脉冲的个数，情况不好时，会出现高速时检测的脉冲个数很少，误判为电动机基本停止而进行下面动作，造成事故，

此种方案只适用于主轴低速旋转状态的监测。

第二种方案：检测脉冲信号持续为“0”或“1”的时间T，当n<60r/min时，发出主轴停止完了信号。由于PLC程序执行过程的延时，数控系统收到主轴停止信号，并执行下面动作时，主轴已完全停止旋转，n=60r/min所对应脉冲信号持续为“0”或“1”的时间T为0.25s，因此我们把检测脉冲信号的计时器设定为0.25s。同样高速时也会出现脉冲测不准的情况，但不管情况多坏，在0.25s的时间内“0”或“1”至少变化一次，因此可以准确地判断主轴是否停止旋转。此方案可以适用于主轴高速或低速旋转时主轴制动状态的检测。在实际应用中，我们采用了此方案。

3 PLC实现主轴能耗制动的控制方法

PLC设计程序中，X20.0为转速脉冲信号的输入，M05为主轴停止信号，Y50.0为主轴停止完了信号。

两个计时器TM1、TM2分别判断X20.0脉冲信号持续为“0”或“1”的时间是否达到设定的时间，只要有一个时间到达，即R100.1或 R100.2变“1”，导致R100.3变“1”，此时M05为“1”，导致Y50.0输出“1”，则发出主轴制动完了信号，实现了主轴停止的准确判断。

4 结束语

5.数控车床编程和改造技巧 篇五

摘 要：随着科学技术的发展，普通机床越来越不能满足市场的需求，其劳动强度大，危险性高，且不能满足现代科学的批量生产需要，越来越多的企业将普通机床逐渐转向数控化，因为数控机床可弥补普通机床的许多缺点，可实现加工精度高，多工序的集中化，自动报警，自动补偿及自动监控的功能。

ABSTRACT: with the development of science and technology, general tools can not meet the demand of the market, the labor intensity, the risk is high, and can not meet the need of modern science for mass production, more and more enterprises will be ordinary, nc machine tools to compensate for nc machine tool can be the common faults, and can achieve high precision machining processes, the centralization, automatic alarm, automatic compensation and automatic control function.关键词：改造；数控车床；质量控制

随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大。传统的通用、专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求。而数控机床作为电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体，有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流。

数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；

4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。

我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其

既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。

其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到日益广泛的应用，成为目前应用最广泛的数控机床之一。但是，要充分发挥数控车床的作用，关键是编程，即根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。常用的数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要由 工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。对于几何形状复杂的零件，以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。下面笔者以FANUC0-TD系统为例，就数控车床零件加工中的手工编程技巧问题进行一些探讨。

一、正确选择程序原点

在数控车削编程时，首先要选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为原点建立一个工件坐标系。工件坐标系的合理确定，对数控编程及加工时的工件找正都很重要。程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。为了提高零件加工精度，方便计算和编程，我们通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、卡爪前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。

二、合理选择进给路线

进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面：

1.尽量缩短进给路线，减少空走刀行程，提高生产效率。

(1)巧用起刀点。如在循环加工中，根据工件的实际加工情况，将起刀点与对刀点分离，在确保安全和满足换刀需要的前提条件下，使起刀点尽量靠近工件，减少空走刀行程，缩短进给路线，节省在加工过程中的执行时间。

(2)在编制复杂轮廓的加工程序时，通过合理安排“回零”路线，使前一刀的终点与后一刀的起点间的距离尽量短，或者为零，以缩短进给路线，提高生产效率。

(3)粗加工或半精加工时，毛坯余量较大，应采用合适的循环加工方式，在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下，采取最短的切削进给路线，减少空行程时间，提高生产效率，降低刀具磨损。

2.保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。

(1)合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，精加工时，最终轮廓应安排在最后一次走刀连续加工出来。认真考虑刀具的切入和切出路线，尽量减少在轮廓处停刀，以避免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出，尽量避免沿工件轮廓垂直方向进、退刀而划伤工件。

(2)选择工件在加工后变形较小的路线。对细 零件或薄板零件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸，或采取对称去余量法安排进给路线。在确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入长度和超越长度。

(3)对特殊零件采用“先精后粗”的加工工序。在某些特殊情况下，加工工序不按“先近后远”、“先粗后精”原则考虑，而作“先精后粗”的特殊处理，反而能更好地保证工件的尺寸公差要求。

3.保证加工过程的安全性

要避免刀具与非加工面的干涉，并避免刀具与工件相撞。如工件中遇槽需要加工，在编程时要注意进退刀点应与槽方向垂直，进刀速度不能用“G0”速度。“G0”指令在退刀时尽量避免“X、Z”同时移动使用。

4.有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量

在实际的生产操作中，经常会碰到某一固定的加工操作重复出现，可以把 部分操作编写成子程序，事先存入到存储器中，根据需要随时调用，使程序编写变得简单、快捷。对那些图形一样、尺寸不同或工艺路径一样、只是位置数据不同的系列零件的编程，可以采用宏指令编程，减少乃至免除编程时进行烦琐的数值计算，精简程序量。

三、准确掌握各种循环切削指令的加工特点及其对工件加工精度所产生的影响，并进行合理选用。

在FANUC0-TD数控系统中，数控车床有十多种切削循环加工指令，每一种指令都有各自的加工特点，工件加工后的加工精度也有所不同，各自的编程方法也不同，我们在选择的时候要仔细分析，合理选用，争取加工出精度高的零件。如螺纹切削循环加工就有两种加工指令：G92直进式切削和G76斜进式切削。由于切削刀具进刀方式的不同，使这两种加工方法有所区别，各自的编程方法也不同，造成加工误差也不同,工件加工后螺纹段的加工精度也有所不同。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式进行螺纹切削。螺纹中径误差较大。但牙形精度较高，一般多用于小螺距高精度螺纹的加工。加工程序较长，在加工中要经常测量；G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式进行螺纹切削。牙形精度较差。但工艺性比较合理，编程效率较高。此加工方法一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为简捷方便。所以，我们要掌握各自的加工特点及适用范围，并根据工件的加工特点与工件要求的精度正确灵活地选用这些切削循环指令。比如需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G92、G76混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进行精加工。需要注意的是粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣的产生。

四、灵活使用特殊G代码，保证零件的加工质量和精度

1.返回 考点G28、G29指令

参考点是机床上的一个固定点，通过参考点返回功能刀具可以容易地移动到该位置。参考点主要用作自动换刀或设定坐标系，刀具能否准确地返回参考点，是衡量其重复定位精度的重要指标，也是数控加工保证其尺寸一致性的前提条件。实际加工中，巧妙利用返回参考点指令，可以提高产品的精度。对于重复定位精度很高的机床，为了保证主要尺寸的加工精度，在加工主要尺寸之前，刀具可先返回参考点再重新运行到加工位置。如此做法的目的实际上是重新校核一下基准，以确定加工的尺寸精度。

2.延时G04指令

延时G04指令，其作用是人为地暂时限制运行的加工程序，除了常见的一般使用情况外，在实际数控加工中，延时G04指令还可以作一些特殊使用：

(1)大批量单件加工时间较短的零件加工中，启动按钮频繁使用，为减轻操作者由于疲劳或频繁按钮带来的误动作，用G04指令代替首件后零件的启动。

延时时间按完成1件零件的装卸时间设定，在操作人员熟练地掌握数控加工程序后，延时的指令时间可以逐渐缩短，但需保证其一定的安全时间。零件加工程序设计成循环子程序，G04指令就设计在调用该循环子程序的主程序中，必要时设计选择计划停止M01指令作为程序的结束或检查。

(2)用丝锥攻中心螺纹时，需用弹性筒夹头攻牙，以保证丝锥攻至螺纹底部时不会崩断，并在螺纹底部设置G04延时指令，使丝锥作非进给切削加工，延时的时间需确保主轴完全停止，主轴完全停止后按原正转速度反转，丝锥按原导程后退。

(3)在主轴转速有较大的变化时，可设置G04指令。目的是使主轴转速稳定后，再进行零件的切削加工，以提高零件的表面质量。

3.相对编程G91与绝对编程G90指令

相对编程是以刀尖所在位置为坐标原点，刀尖以相对于坐标原点进行位移来编程。就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，运行是以现刀尖点为基准控制位移，那么连续位移时，必然产生累积误差。绝对编程在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，所以其累积误差较相对编程小。数控车削加工时，工件径向尺寸的精度比轴向尺寸高，所以在编制程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工时的方便，轴向尺寸采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，也可以采用绝对编程。另外，为保证零件的某些相对位置，按照工艺的要求，进行相对编程和绝对编程的灵活使用。

普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造，新机改造是用户购买普通车床或普通光机（指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床），改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。

1.新机改造和旧机大修车床改造都必须经过如下相同改造

(1)更换X轴、Z轴丝杆、轴承、电机。

(2)增加电动刀架和主轴编码器。

(3)增加轴向电机的驱动装置，限制运行超程的行程开关，加装变频器（客户需要）以及为了加工和安全所需的电气部分。

(4)X轴、Z轴的丝杆两端支承面的配刮、滚珠丝杆副托架与床鞍的配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮。

(5)据需要增加防护设施，如各向丝杆的防护罩，安全防护门，行程开关的防护装置。

2.新机改造和旧机大修车床改造的不同点

(1)新机改造的主轴和尾座部分未进行改动，主轴部分和尾座部分无须进行再改造。

(2)旧机大修车床由于经过长时间使用，导轨已磨损，为了保证大修后，能继续长时间使用而不变形，必须经过淬火工序，然后磨导轨，且磨导轨后必须保证导轨硬度≥HRC47。

(3)旧机大修车床应根据客户需要对主轴部分和尾座部分进行改造和调整。

3.新机改造和大修机床改造的精度检验是检验的重要项目

精度检验执行JB/T8324.1-1996《简式数控卧式车床 精度》。

4.新车床改造的精度质量控制如下

(1)铲刮检验。新车床改造经过对X轴、Z轴的丝杆两端支承面的进行配刮、对滚珠丝杆副托架与床鞍进行配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮等。车床的主轴、尾座部分未拆动。检验方法如下：用配合面进行涂色，相互配合面进行结合，并相对摩擦，然后对铲刮面进行铲刮点数检验，并对结合处用塞尺进行结合程度检验，其中刮研点不得低于6点/25*25mm，0.03mm的塞尺塞结合处，不入。

(2)丝杆与导轨平行度检验：装配丝杆时，丝杆与导轨的平行度必须≤0.02mm。

(3)精度检验的G1项中导轨在垂直平面内的直线度(只许凸)应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。

(4)精度检验中的主轴部分精度G4、G5、G6项也应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。

(5)G11项床头、尾座两顶尖的等高度由普通车床厂家进行保证，不作为改造厂家质量控制的重点项目。

5.用户大修车床改造的精度检验

由于进行了磨导轨，基准面已变动，所以精度检验中的所有项目必须进行检验，且应严格进行控制，以保证改造后的使用性能。

6.大修车床改造和新机改造的其它质量重要控制点

(1)锈蚀检查：各横、纵向导轨面，主轴、主轴法兰盘，尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必须采取防锈措施，如清洗干净后，用润滑脂等进行防锈检查：铲刮面、丝杆和轴承在进行装配前必须清洗干净，不得留有红丹粉、铁削和其它脏物质；电箱内侧、防护罩内侧无灰尘、脏物。

(3)渗漏检查：大修车床改造的主轴轴承和齿轮等必须保持润滑，大修车床改造和新车床改造的轴向丝杆和轴承必须有润滑，必须有冷却装置，且以上润滑和冷却中接头处，油、水箱等处都不得有渗漏现象。

(4)机床噪声、温升、转速、空运转试验：

①主轴在各种转速下连续空运转 4min，其中最高转速运转时间不小于2小时。整机空运行时间≥16h，对圆弧、螺纹、外圆、端面等循环车削进行模拟空运行试验。

②主轴轴承温度稳定后，测轴承温度及温升滚动轴承：温度≤70℃，温升≤40℃；滑动轴承：温度≤60℃，温升≤30℃。

③机床噪声声压级空运转条件下≤83dB(A)，且机床有无不正常尖叫、冲击声。各轴方向进给运动进行应平稳，无明显振动、颤动和爬行现象。

④机床连续空运转试验在规定连续空运转时间内，无故障，运行可靠，稳定。

(5)用户更换部件（包括机床部分的维修）的改造：由于车床更换部件的改造项目较多，主要是更换主轴轴承、轴向丝杆、轴向电机、轴向轴承和系统。

①更换主轴轴承：由于更换主轴轴承是为了保证加工外圆和端面的精度，必须在更换轴承后，先行检验主轴的噪声在无异常的情况下，整机噪声声压级不得超过83dB（A），然后进行加工精度检验，并检验加工工件的表面粗糙度。

②更换轴向丝杆检验：检验各向位置精度，确保在规定范围内，跑机运行达到轴向运行无不正常的冲击声和杂音。更换轴向电机：由于其它项目未进行改造，则检验仅对跑机运行的噪声进行检验，轴向运行无不正常的冲击声和杂音。检验其轴向反向间隙，以防在装配中由于装配引起反向差值不符合要求。

③更换轴向轴承：对于更换轴向轴承的情况，必须保证轴向的反向差值达到要求，并检查无不正常的杂音。

④更换系统检验：更换系统的情况，则仅检验系统功能，检验系统是否有报警现象，并同时检验试车螺纹是否正常（对于带编码器的车床）。

总之，随着科学技术的飞速发展，数控车床由于具有优越的加工特点，在机械制造业中的应用越来越广泛，为了充分发挥数控车床的作用，我们需要首先对车床进行必要改造，然后在编程中掌握一定的技巧，编制出合理、高效的加工程序，保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时能使数控车床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控车床能安全、可靠、高效地工作。参考文献：

[1] 顾京.数控加工编程及操作.高等教育出版社,2003

[2] 王润孝.机床数控原理与系统.西北工业出版社，1996

[3] 李立.数控机床.高等教育出版社，2005

[4] 李开佛.机床工业综述.机械工业出版社，1993

[5] 彭炎午.计算机数控系统.西北工业出版社，1993

[6] 李诚人.机床计算机数控.西北工业大学出版社，1988

[7] 毕承恩.现代数控机床.机械工业出版社，1991

[8] 林其骏.机床数控系统.中国科学技术出版社，1991

[9] FANUC LTD.FANUC Series O-MC Operator’s Manual.Printed in Japan.Jul,1992

[10] Stenerson.Jakson.Computer Numerical Control.The Association Of Americ

6.浅谈机械设备数控改造的五大好处 篇六

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一、投资额小、交货期短

同购置新机床相比，一般可以节省60％～80％的费用，改造费用低。特别是大型、特

殊机床尤其明显。

一般大型机床改造，只需花费新机床购置费用的三分之一，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高2～3倍，与购置新机床相比，仍可节省投资50％左右。

二、了解设备、便于操作维修

购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修

方面培训时间短，见效快。改造的机床安装好，就可以实现全负荷运转。

三、性能更稳定

各基础件经长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度；各功能部件经长期磨合，功

能稳定性、可靠性好。

四、可充分利用现有的条件

可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。

五、更有利于使用与维护

7.计算机数控机床改造应用研究 篇七

1 数控机床概述

数控机床就是将加工过程中的各种操作 (如主轴变速、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具等) 和步骤, 以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码或程序来表示, 通过控制介质 (如穿孔纸带或磁带、磁盘等) 将数字信息送入专用的或通用的计算机, 计算机对输入的信息进行处理与运算, 来控制机床的伺服系统或其它执行元件, 使机床自动加工出所需要的工件。

2 机床的数控化改造方案

2.1 进行改造项目的可行性评估

2.1.1对其价值做出评估。例如一台加工中心, 主要构成的机电部件有: (1) 系统及操作子系统; (2) 伺服系统包括电动机; (3) 机床电气; (4) 机械本体床身、立柱、导轨和丝杠等; (5) 刀库机械手系统; (6) 自动工作台交换系统等。每一个子系统根据实际情况, 都可以做出相应的价值评估。

2.1.2评估改造后能达到的目标, 即有什么样的机床准确度和使用性能。

2.1.3进行成本的估算, 即投入资金的评估。投入资金多少与制订改造目标高低密切相关。投人的改造费用主要由下列项目构成: (1) 数控系统及相关伺服系统; (2) 机床电气及附件更换; (3) 机床机械元部件准确度修复和维修保养; (4) 机床辅助系统如液压系统、冷却系统等维修保养; (5) 机床外观质量的修复; (6) 机床改造后的调试检测; (7) 机床改造所需的技术劳务费。在受改造费用限制时, 可以修改改造目标, 降低一些要求以减少投入费用。

2.1.4对改造方案进行风险评估。在做改造方案时, 不可能对设备进行现状大解剖, 不可能拿到机床现状准确测试数据, 因此在以后实施改造工作中还会碰到意料之外的问题。因此必须做出风险评估和制订相应对策。一般做法是在工程项目费中, 设置不可预见费用。

2.1.5性能价格比评估。为了在经济上有定量分析的依据, 常选一台现在市场上性能相似的商品价格作为标准进行比较。

2.2 数控系统的选择

数控系统是机床的核心, 在选择时要对其性能、经济性及维修服务等进行综合考虑。数控系统主要有3种类型:步进电机拖动的开环系统;异步电动机或直流电机拖动, 光栅测量反馈的闭环数控系统;交/直流伺服电机拖动, 编码器反馈的半闭环数控系统。其中步进电机拖动的开环系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机等。由数控系统送出的进给指令脉冲, 经驱动电路控制和功率放大后, 使步进电机转动, 通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。该系统的位移准确度主要决定于步进电机的角位移准确度, 齿轮丝杠等传动元件的节距准确度, 所以系统的位移准确度较低。但该系统结构简单, 调试维修方便, 工作可靠, 成本低, 易改装成功。

2.3 伺服系统的选择

伺服系统是数控机床的重要组成部分, 它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息传递环节, 又是能量放大与传递的环节。它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。例如, 数控机床的最高移动速度、跟踪度、定位度等重要指标均取决于伺服系统的动态。伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类。在普通机床的数控化改造中, 一般选用价格较低的开环控制系统。

2.4 机床机械部件的改造

一台新的数控机床, 在设计上要达到很高的动态刚度;运动副之间的摩擦系数小, 传动无间隙;功率大;便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到此要求, 并注意下述几方面。

2.4.1 导轨副。

对数控车床来说, 导轨除应具有普通车床导向度和工艺外, 还要有良好的耐摩擦、磨损特性, 并减少因摩擦阻力而致死区。

2.4.2 齿轮副。

一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度, 数控机床上使用的齿轮准确度等级都比普通机床高。

2.4.3 滑动丝杠与滚珠丝杠。

丝杠传动直接关系到传动链准确度。丝杠的选用主要取决于加工件的准确度要求和拖动扭矩要求。

2.4.4 联轴器。

为了消除传动系统中的反向间隙, 提高重复定位度, 伺服驱动元件所用的联轴器多数采用无键连接, 如锥销刚性联轴器, 锥环联轴器等。

2.4.5 回转刀架。

一般改装的车床多数采用四工位自动回转刀架。

2.4.6 安全防护。

改造效果必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施, 切不可忽视。

3 数控系统开发方法

3.1 基于单片机的数控系统

基于单片机的经济型数控系统一般采用步进电机作为驱动元件, 步进电机采用脉冲方式工作, 基本原理是:系统中的键盘用于向计算机输入和编辑零件加工程序;采用数码管显示加工数据及机床状态等信息;存储器用来存放监控程序、键盘扫描程序、显示驱动程序及用户控制代码程序等;功率放大器用来对计算机送来的脉冲进行功率放大, 以驱动步进电机带动负载运行。需要完成的具体任务有:

3.1.1 硬件系统的结构设计。

一般采用51系统单片机作为主控制器, 在此基础上扩展一些必要的器件如ROM、键盘等。

3.1.2 软件设计。

包括:监控与操作软件, 用来实现人机对话、系统监控、指挥整个系统软件协调工作等, 包括系统的初始化、命令处理循环、零件加工程序的编辑修改等;步进电机控制软件, 包括:通电状态代码和电动机正、反转的实现;步进电机转速的控制。

3.2 基于ARM与运动控制器的数控系统

3.2.1 系统硬件结构。

系统硬件采用主从式双CPU结构模式。主CPU为ARM处理器, 用于键盘、显示, 网络通讯等管理工作, 而从CPU即为运动控制芯片, 专门负责运动控制的处理工作。ARM处理器通过总线操作, 把命令写入运动控制芯片, 使运动控制芯片来完成运动控制。

3.2.2 操作系统及编程语言。

为了最大地利用系统硬件资源, 并且还要保证实时性, 所以使用了μC/OS多任务实时操作系统。使用到μC/OS操作系统, 通过它实现多任务实时控制。程序的编程语言为C语言以及ARM汇编语言。

3.3 基于PC机的数控系统

近年来, 以工业PC机为核心的控制系统已广泛地被工业控制领域所接受。采用工业PC机在WIN-DOWS操作系统下通用的数控系统, 已成为数控系统发展的潮流。基于工业PC机的数控系统采用的是标准的PC硬件和操作系统, 因此易于进行模块化和开放式的设计。开放式数控系统是目前新型数控系统研发的主流。系统采用工业PC机+运动控制器结构组成, 主要包括工业计算机、运动控制卡以及伺服系统等。

4 结论

进行机床数控化改造要将改造的重点放在电气、控制系统的改造上, 机械部分只对影响准确度的重点部件进行改造。这样可缩短改造周期, 降低改造成本, 并利于对系统进行再次升级。随着社会的不断发展以及技术的不断进步, 数控技术的发展, 必将带动数控机床改造技术的进步与发展。

参考文献

[1]赵中敏.机床数控化改造的研究[J].煤矿机电, 2005.

[2]杨有君.数控技术[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[3]富大伟, 刘瑞素.数控系统[M].北京:化学工业出版社, 2005.

8.数控机床改造中的电气设计分析 篇八

数控系统已成为我国机械制造工业和国民经济的重要装备，其非标准化设计是目前数控化改造工作中普遍存在的问题。我国很多企业中普通机床的占有量巨大，机床的数控化改造电气控制设计的方案也存在诸多问题。许多机床已经使用20年以上，还会出现应用与维修技术工作的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因索的制约。因此对普通机床进行数控改造成为一个很好的出路，对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益。其发展也直接关系到我国的多个领域，使之在当今日益竞争的社会中处于优势。普通机床的数控化改造在很大程度上盘活企业的固定资产，还可以节约能源、实现废品资源化和保护环境。将普通机床改造升级为数控机床，开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术。提高劳动效率并用较少的资金为提高企业的竞争力做出贡献，紧跟世界潮流，向智能化方向发展。

数控机床改造概述

数控系统分经济性数控系统和标准型数控系统，和经济性数控系统比较，标准型数控系统是建立在微机基础上，因此得到越来越广泛的应用。其功能齐全并可构成全闭环、后半闭环的位置控制系统，使交流伺服电机的工作性能得到充分发挥。

1.数控系统运动方式按运动轨迹可分为点位控制系统与连续控制系统，对机床电气系统进行改造设计离不开对数控系统运动方式的分析。选择电机参数时，当工件相对于刀具移动过程中不进行切削则选用点位控制系统。通过对机床数控化改造进行归纳总结和分析，这类控制系统要求刀具从一点快速移动到另点的准确位置。数控系统类型和功能选择不合理，会无法保证其定位精度。这为普通机床数控化改造中的电气设计提供依据，从而减少了误差的可能性。

2.由于普通机床的这些缺点越来越使之在当今日益竞争的社会中处于劣势，体积大、启动特性欠佳直接影响了机床的加工精度。普通机床经过数控化改造后，控制电路和强电路的设计也随之变得重要。大大地提高传动进给精度，使系统工作变得稳定。设计电路的时候应该抛开原先机床的电路按照标准重新绘制电路图，也可在定程度上提高机床的加工精度。注意各个元器件额定电流及额定电压要满足要求，拓宽普通机床的加工范围。适当拉开与强电线的距离，延长机床的役龄。

3.普通机床传动链复杂从而导致传动精度低，因此在普通机床的数控化改造中一般采用步进电机和交流伺服电机。避免产品的加工精度降低与产品的质量稳定性不是很高的现象发生，且结构简单、运行可靠、效率高。改善个零件需要多道工序，在选择电机时要根据实际情况选择合适的电机。普通机床对工人的熟练程度要求高且加工工序简单，数控机床改造可大大提高表面精度及机床的快速反应性。因此可以加工较复杂的零件，易于控制。改善生产效率较低、工人劳动强度大、生产准备时间长等问题，带来可观的经济效益。

数控机床改造中的电气设计分析

普通机床改造成数控机床的方法要有技术可行性分析和经济可行性分析，电路图的设计并不是一次确定的。需要技术上的改进措施，在实际的接线过程中根据临时的需要不断地修改、更正。一方面是机械上的改进，保证整个电器柜内元器件的归类整齐。另方面是电气系统的改进，保证实际的电路和电路图保持致。

1.对普通机床进行数控化改造，一定要用热缩管将其包住。加强对机床精度的恢复，否则会给以后数控机床的维修带来很大的不便。旧机床一般在工作车间已经工作多年，走线的时候有部分线路要暴露在机床外面。导轨、溜板等都有不同程度的磨损，因此控制电路和强电路的设计需要科学合理。定期按常规机床大修的方法对机床导轨进行磨削，以免长期被机床油浸泡腐蚀线路。磨削可采用电刷镀的方法加工耐磨表层，保持信号线不被干扰。采用刮研与贴塑工艺的方法修配恢复精度，加快机床数控化的进度。

2.电气设计中电路图主要包括主电路图、电气原理图、CNC接线图和元器件的位置图，其修复与完善是改造机床维修的另一个侧重点。关系到系统工作是否稳定，可采用更换主轴轴承等传统方法配合电刷镀工艺完成。各个部件和电源的连接关系定要表达清楚，并调试验收精度。按正确的步骤运算、准确地使用公式及精确地选择参数，有些磨损量小的机床也可以采用表面工程技术在现场操作，以及系统和机床的接地。