计算机数控机床改造应用研究

1、计算机数控机床改造应用研究摘要：将普通机床改造成为数控机床，是企业进步自身自动化程度的一种重要手段。就如何实现改造进展分析并提供方法和思路，本文主要阐述数控化改造的研究内容和关键技术和方法。关键词：计算机；机床；数控化；改造；方案数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(puternuerialntrl)，简称n。计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑

2、判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。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展处理与运算，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进展改造工程的可行性评估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：系统及操作子系统；伺服

3、系统包括电动机；机床电气；机械本体床身、立柱、导轨和丝杠等；刀库机械手系统；自开工作台交换系统等。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评估改造后能到达的目的，即有什么样的机床准确度和使用性能。2.1.3进展本钱的估算，即投入资金的评估。投入资金多少与制订改造目的上下亲密相关。投人的改造费用主要由以下工程构成：数控系统及相关伺服系统；机床电气及附件更换；机床机械元部件准确度修复和维修保养；机床辅助系统如液压系统、冷却系统等维修保养；机床外观质量的修复；机床改造后的调试检测；机床改造所需的技术劳务费。在受改造费用限制时，可以修改改造目的，降低一些要求以减少投入费用。2.1

4、.4对改造方案进展风险评估。在做改造方案时，不可能对设备进展现状大解剖，不可能拿到机床现状准确测试数据，因此在以后施行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。一般做法是在工程工程费中，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根据，常选一台如今市场上性能相似的商品价格作为标准进展比拟。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、经济性及维修效劳等进展综合考虑。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，光栅测量反应的闭环数控系统；交/直流伺服电机拖动，编码器反应的半闭环数控系统。其中步进电机

5、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。但该系统构造简单，调试维修方便，工作可靠，本钱低，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局部，它既是数控系统n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，数控机床的最高挪动速度、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

6、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，在设计上要到达很高的动态刚度；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到达此要求，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

7、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,进步重复定位度，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平安防护。改造效果必须以平安为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可无视。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，根本原理是：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

8、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展功率放大，以驱动步进电机带动负载运行。需要完成的详细任务有：3.1.1硬件系统的构造设计。一般采用51系统单片机作为主控制器，在此根底上扩展一些必要的器件如r、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ar与运动控制器的数控系统3.2.1系统硬件构造。系统硬件采用主从式双pu构造形式。

9、主pu为ar处理器，用于键盘、显示，网络通讯等管理工作,而从pu即为运动控制芯片，专门负责运动控制的处理工作。ar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/s多任务实时操作系统。使用到/s操作系统,通过它实现多任务实时控制。程序的编程语言为语言以及ar汇编语言。3.3基于p机的数控系统近年来，以工业p机为核心的控制系统已广泛地被工业控制领域所承受。采用工业p机在in-ds操作系统下通用的数控系统，已成为数控系统开展的潮流。基于工业p机的数控系统采用的是标准的p硬件和操作系统，因此易于进展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p机+运动控制器构造组成,主要包括工业计算机、运动控制卡以及伺服系统等。4结论进展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，机械局部只对影响准确度的重点部件进展改造。这样可缩短改造周期，降低改造本钱，并利于对系统进展再次晋级。随着社会的不断开展以及技术的不断进步，数控技