数控机床改造十篇

数控机床改造篇1

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。

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。

参考文献：

数控机床改造篇2

关键词：数控机床；改造；意见

中图分类号：TG659 文献标识码：A

1 对机床数控化的改造及其必要性

在发达国家，工业的发展已经从上世纪的七八十年代就进入了数控工业的发展阶段，数控机床的使用也是在那个时候开始发展起来的。本质上就是建立在信息技术发展上的军、民机械工业的信息化改造。信息化的生产以其独有的不可超越的优势占领了工业生产，而信息技术对工业发达的国家的机械工业的改造即信息化的深入，使得其工业技术产生了质的飞跃，因此他们的产品在国际市场上的综合竞争力大大加强，无论是军用品还是民用品领域。而对于我国，由于种种原因，在信息化技术的发展上相对落后于国际发达国家，因而，在机械工业的信息化技术改造上也落后了近乎二十年。例如，我国在数控机床的使用上，在1995年的时候才只占到了整体机床数量比重的1.9%，而同时期的日本，则已经达到了20.8%是我国的十倍。这就是为什么我国每年都会大量的进口机电产品的最主要的原因，机床的数控化改造势在必行。

2 如何改造

2.1 改造内容

对于机床的数控化改造包括了对机床的改造以及对生产线的改造，主要内容有：首先是恢复原有功能。即首先对机床以及生产线存在的故障进行维修诊断；其次是NC化。即将数显装置安装到普通的机床上，或者是增加数控系统。是机床成为NC机床或者是CNC机床；再者，是翻新。因为老旧的机床对于工件的加工的精度以及效率还有自动化的程度都会产生不良影响，因此对机械部分老旧部件应当重新翻新或装配，恢复精度和更新；最后，是在技术上进行更新和创新。机械性能的提升以及机床新工艺的应用，新技术的推广都要在原有的工艺和设备基础上进行，因此在改造的过程中可以进行大规模的革新，以此提高整体的技术水平以及生产档次。

2.2 数控系统的选择

数控系统主要有三种类型，改造时应根据具体情况进行选择。

步进电机拖动的开环系统，如图1所示，该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。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。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要取决于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度。

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，如图2所示。该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。

交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统，图3所示。半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机做成一个整体时，则无需考虑位置检测装置的安装问题。

3 数控改造中主要机械部件改装探讨

一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；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。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，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。

滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，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。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和。

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。

滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。

滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。

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。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。

参考文献

数控机床改造篇3

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(Computer Numerical Control)，简称CNC。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。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。

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：

数控机床改造篇4

【关键词】：数控机床；维修改造

中图分类号：TG519.1

1.数控机床维修改造中常出现的问题

据相关资料统计表明，我国数控机床维修改造中经常遇到的问题有：乱接中线至PE；非单一电源的使用；没有实现数控机床等设备的电气柜通风，必须采取“正压”方式；电气设备欠保护；控制线路埋下隐患；安全操作的保护功能不完备；标准化意识淡薄，施工中蛮干；有些数控机床的改造，尤其是一些局部小改动，却不在相关的技术文件中作出相应的修订或说明，造成文件与实际状况不符。正是由于这些问题的出现，使得我国数控机床的发展受到了很大的限制。

1.1数控机床没有安全操作的环境

数控设备安全操作保护功能不齐全的表现有：对于可能发生液体或其他飞溅的数控设备，没有按照规定设计成具有联锁防护功能的防护门；对于那些要保证操作人员处于安全区之后才能开动的部分，没有按照施工安全标准安装或设置有双手控制的预防装置；明知道如果缺相就会引起电器烧毁，却仍然没有按照规定设置三联动断路器等等。

在数控机床中，滚珠丝杠副是一种常见的精密构件，此元件容易发生的问题是经改造后的机床有可能缺乏安全的保护措施，而使工作中产生的灰尘、硬砂粒或切屑对滚珠丝杠副造成损坏。

1.2非单一电源使用而引起的安全隐患

数控机床的维修和改造是使用中常见的现象，一般维修改造人员会在改造之后的数控设备上增加一些单元或机构，有时候为了车间的走线方便，或者是为了方便改造后的机构能够与其他的设备产生动作上的连接，往往新增部分引线的时候并不是按照常规的走线方式，即不是从该设备的电源切断开关下方引线。这种操作在规定中是不符合常理的，严重时，会造成引电事故，从而造成设备损坏和人员伤亡。

1.3数控操作人员规范意识差

数控人员在设备的安装和使用中常常会出现标准化操作意识差的问题，在设备的安装和使用中不按照操作要点，结果导致数控设备出现事故。特别是对于那些已经经过维修和改造的数控设备，如果维修和改造人员犯下没有将器件标识直接写在或贴在维修过后器件上的失误，那么一旦数控设备又出现事故，就很难确定具体的故障来源，这对于接下来的维修和使用也是十分不利的。

2.数控机床维修改造要点分析

对于数控设备来说，在改造和维修的过程中要注意以下要点：

对于大、中型的数控机床来说，其主轴采用的传动方式一般情况下都是具有齿轮变速的传动方式；对于数控机床来说，其导轨不单单应该具有普通机床在导向时应该具有的精密度和工艺性，还应该拥有较好的耐摩擦、耐磨损的特性，并且还要有减少因摩擦阻力而导致的死区；一般情况下，对于我国引进进口的数控机床设备，其电气柜和柜内的元器件即使在用了多年之后，一样还具有良好的性能和参数的稳定性，所以，对于进口的数控机床设备，在对其进行改造时，不倡导对电气柜做大的拆卸和改造；丝杠传动在应用中会直接关系到传动链的精度；振荡轴的软件维修是需要引起维修改造人员注意的一点；系统在改造完成之后，要对改造机床的性能进行调试以及确定合理的验收标准。

3.数控机床维修改造问题解决对策研究

3.1数控机床维修改造应遵守的准则

在对数控机床故障的检查和对数控机床进行维修改造时要遵守先易后难，先观察后动手，先外部后内部，先进行公用设备检查再进行专用设备检查，可合理运用以往积累的经验进行查找的原则。

3.2先进专业维修改造人员的培养

一直以来，机电一体化高科技产品的代表之一就是数控机床，数控机床产生的科技含量决定了如果是具有单一知识面的机器设备维修人员是很难对数控机床出现的故障加以解决和维修的，更别提对数控机床进行改造了。所以，对于我国数控机床行业的发展来说，培养一批专业化的维修和改造数控设备人员是十分必要的。为了数控维修改造人员的培养，我国或者是企业应该建立专业化的数控设备维修机构，在维修机构中，负责维修改造人员培养的应该是具有机电一体化知识并且具有较高素质的人员，而可以参加到维修人员培训的人应该是具有以下身份，如电气工程师、机械工程师、机修钳工等。

为了加大数控设备维修改造人员的积极性，企业应该给培训站提供一切可能的有利条件，并且对参与维修改造的人员要发放必要的技术手册、工具器具及测试仪器等，使参与培训的维修改造人员体会更加形象的维修体现，提高维修改造人员的检测故障和维修改造能力。

3.3维修改造协作网建立的必要性

我国的数控机床设备市场面临的现状千差万别，不同型号、不同厂家生产的数控机床设备硬件、软件的配置都不完全相同，这也是对数控机床进行维修和改造所面临的难点之一。所以为了消除这个问题带来的困扰，维修改造协作网的建立就十分必要了，对于不同的企业来说要尽量与使用同类数控机床的单位发展友好合作的关系网，多个企业对自己收集的资料、备件的调剂以及维修经验等，多多交流，在维修改造人员的培养上相互支援，尽量实现多个企业之间的互通有无和取长补短，发挥合作的重要性，这将对数控机床的使用和维修造成好的影响。

3.4掌握数控机床的结构，尽量从根本上杜绝故障

对数控机床进行维修和改造的主要原因是故障的发生，所以要想解决维修和改造中出现的问题，最根本的还是要从根源上杜绝机械设备故障的发生。为了防止故障的发生，首先，对于制造商来说，要从国外吸取经验和教训，完善自身的数控机床技术，生产出具有高精密度、高性能的数控机床。从根本上参透数控机床的结构，只有这样才能即使数控机床发生故障，也能在故障发生的第一时间找到源头，并加以维修和改造。

4.结束语

总而言之，数控机床的维修改造并不是一项容易的工作，要想从根本上消除故障，我们不仅需要理论知识扎实的数控人才，还需要数控设备维修管理研究深入的专业人才，只有那些既拥有扎实理论知识的数控专业人才和具有丰富维修经验的数控维修人员结合起来，才能给我国的数控机床发展带来新的活力。此外，数控设备维修人员在处理故障时，要掌握灵活多变的思想，结合具体问题具体分析的理论，这样才能准确无误的找出并消除故障。

【参考文献】：

【1】王功胜.数控机床维修改造中的问题与对策【J】.机床电器，2006.

数控机床改造篇5

关键词:数控;机床;精度

0 前言

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。

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.

数控机床改造篇6

数控机床全称数字控制机床，是一种程序控制自动化机床，代表当下最先进的制造技术。近年来，数控机床在我国飞速发展，得到迅速普及，被广泛应用于工业零件制造等生产领域。工业数控电气改造问题己成为当下相关企业重点关注问题，直接影响企业的生产效率，关系企业的长远发展。

1 工业数控机床电器改造的必要性与重要性

1.1必要性

数控机床的生产代表一个国家工业水平，我国是少数几个可独立生产数控机床的国家之一，但技术水平仍与西方发达国家存在不可忽视的差距，大型数控机床仍严重依赖于进口，技术人才储备仍严重不足。因社会化大生产需要，数控机床也逐渐推行标准化、规模化生产，机床结构逐渐推行模块化设计，企业引进的数控机床型号、性能参数可能与其应用的机床结构并不吻合，为节省成本、增强适应性，对数控机床进行改造便显得非常必要。

1.2重要性

数控机床应用广泛，是机床的核心部件之一，虽然提高工作效率效果显著，但也因持续工作，物理损耗严重，易造成形态、功能改变，精准度下降等问题普遍存在，如元件氧化致导电性能变化，影响数控机床稳定性与精度。随着数控机床技术的发展与广泛应用，企业只有提升自身数控机床技术水平，才能真正掌握自身的命脉。此外，近年来，市场竞争日趋激烈，市场类型逐渐向消费者主导市场转变，消费者对产品质量提出了更高的要求，企业只有提升自身数控机床电气化改造技术，是数控机床持续、高效的工作，保障产品生产效率与质量，才能在日趋激烈的市场竞争中占据有利地位。

2.工业数控机床电气改造主要方向

数控机床是一种高精密度仪器，其生产制造经过长期论证，性能、参数标准已趋于完美，企业对其进行电气改造范围有限，主要方向为：①对故障进行探查、维修，对其进行复原，包括零件更换与翻新，参数校对、纠正，性能调试、检测，等；②对己无法满足需要的数控机床进行改造，技术难度相对较高，改造范围非常有限③对数控水平进行改造，技术难度更高，改造可涉及数控机床原有结构、程序、材料的改变，改造风险较高，可能造成无法挽回的损失。

3.数控机床改造的基本步骤

3.1改造前

（1）应确立改造的目标，并进行可行性分析，其原因与具体步骤如下：①数控机床是高精密度机械，精确度直接影响其性能、稳定性、安全性，改造应合理，否则可能事倍功半，甚至损坏数控机床，影响生产安全；②改造应适应企业生产与未来发展需要，否则即使改造成功也可能与企业生产条件与需求不相适应；③数控机床是一体化设备，改造可能给机床带来无法预知的变化，影响整体性能，因此改造前，应掌握数控机床整体结构与工作原理，对改造可能产生的变化进行系统性分析，随后据企业需求制定改造计划[2]。

（2）准备工作应充足，完成预先计算、制图、设计与零部件制作，准备详细的相关资料；应充分考虑新旧系统匹配转化问题，随后制定新系统调制与检验方法与需求，同时参照旧设备方法，对新系统进行调试，对电气、液压等项目进行检验，最后进行验收[3]。

3.2改造中

（1）应注重对原数控机床的综合维护，对保留部分进行系统调试，确保其稳定运行。

（2）①在进行拆卸时，应严格按照设备图纸与规范进行操作，对整个拆卸过程有充分的把握；②在拆卸过程中，可能会发现不在计划内的问题，应及时对改造计划进行修改，必要时暂停拆卸；③妥善保管拆卸下来的零部件，分类、逐件保管，避免遗落、损坏，对仍在改造计划内的零部件更应加强管理，不用零部件也不应丢弃。

（3）注重改造后设备工艺，如在布置线路时，确保工艺规范化，避免潜在的故障点存在，对新布设线路走向与固定时，应遵循齐密原则，避免绕线，禁止将线路暴露易被机床运动影响的位置。

（4）①完成后，工作人员应保持清醒的头脑，严格按照流程进行组装调试，详细记录每一个步骤与调试结果，及时发现问题，及时处置②必须对数控机床安全管理系统进行调试检查，确保其能正常运行，排除安全隐患，以免发生安全事故；③遵循先空载后加载、先手动后制动、先模拟后实际原则，保障调试过程的安全。

3.3改造后

对数控机床进行改造后必须经过验收，以保障生产安全、降低生产风险，重点关注目标是机械性能、控制性能、精确度、切削能力。这些指标的需要长时间、大范围的检验，企业还需掌握一套科学的验收方法。在验收完毕后，需将相关文件、档案归档，保管，为今后测试、改造等工作提供支撑。

4.小结

数控机床是未来自动化控制机床发展的主流，在我国仍处于方兴未艾阶段，被逐渐应用各个行业领域，许多工业生产与加工制造行业都积极引进数控机床，以提升企业竞争力。但与之相对的是，许多企业注重引进技术，忽略的对相关人才的培养，数控机床的保养、维修、改造等活动严重依赖于“外援”制约企业的健康发展，也不利于国家整体技术水平的提高。因此，企业在在引进数控机床的同时，应积极提升自身相关技术水平，掌握电气化改造方法，提升生产技术水平，培养技术人才，这才是企业发展的长远之路。

参考文献

[1]匡岳林.数控机床的电气控制系统设计[D].广东：华南理工大学，2011：33 36.

数控机床改造篇7

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。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。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。

第二章总体方案的设计

2.1设计任务本设计任务是对CA6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。（1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。（3）数控系统的硬件电路设计任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关；2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关；3.I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以MCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。2.3总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济型数控改造示意图如图所示。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。如图2－1所示：

第三章微机数控系统硬件电路设计

3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示：图3－28031芯片内部结构图各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚VSS：电源接地端。VCC：＋5V电源端。⒉输入/输出（I/O）口线8031单片机有P0、P1、P2、P34个端口，每个端口8根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8位并行数据，P2口用来输出高8位地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下：P3.0RXD：串行数据输入端。P3.1TXD：串行数据输出端P3.2INT0：外部中断0请求信号输入端。P3.3INT1：外部中断1请求信号输入端。P3.4T0：定时器/计数器0外部输入端P3.5T1：定时器/计数器1外部输入端P3.6WR：外部数据存储器写选通。P3.7RD：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。⒊信号控制线RST/VPD：RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。ALE/PROG：ALE是地址锁存允许信号。它的作用是把CPU从P0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。

VPP：当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XTAL2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、I/O口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户I/O口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线AB地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉数据总线DB数据总线宽度为8位，由P0口提供。⒊控制总线CB控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。其引脚图如图3－3所示：3.1.28255A可编程并行I/O口扩展芯片8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与设备之间的信息交换。8255A的结构及引脚功能：1、8255A的结构8255A的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据I/O端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路A、B两组控制电路把三个端口分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路它接收来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CPU和8255A之间信息的传送。

参考文献：

[1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统.西安:西北工业大学出版社,2000

[2]李华，MCS-51单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1993

[3]李圣怡等，Windows环境下软硬件接口设计.长沙:国防科技大学出版社,2001

[4]顾京，数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社,2002

[5]周伟平，机械制造技术.武汉:华中科技大学出版社,2002

[6]刘迎春，MCS-51单片机原理及应用教程.北京:清华大学出版社,2005

数控机床改造篇8

关键词：机床；数控化；改造

如果对所用的普通车床和长时间使用的车床不进行改造，仅购买新的数控车床，则会增加许多生产厂家设备方面的成本。所以生产厂家对普通车床及长时间使用的车床进行数控化改造是必经之路。在此谈一下如何对数控车床进行改造。

1 机床进行数控化改造的必要性

微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且些优越性均来自数控系统所包含的 计算 机的威力。

由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。

可以实现加工的自动化，而且柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。wwW.133229.cOM

由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。

可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现时间无看管加工。有以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行fmc（柔性制造单元）、fms（柔性制造系统）以及cims（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

宏观上看， 工业 发达家的军、民机械工业，在20世纪70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、fmc、fms外，还包括在产品开发中推行cad、cae、cam、虚拟制造以及在生产管理中推行mis（管理信息系统）、cims等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

2 如何进行机床数控化改造

2.1数控化改造的内容

机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是nc化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成nc机床、cnc机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的cnc系统以最新cnc进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

2.2数控系统的选择

数控系统主要有三种类型，改造时应根据具体情况进行选择。

步进电机拖动的开环系统。该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。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。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。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。

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。该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。

交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统。半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国siemens公司、日本fanuc公司；国内公司如

数控机床改造篇9

微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。

由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。

可以实现加工的自动化，而且柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。

由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。

可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现时间无看管加工。有以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

宏观上看，工业发达家的军、民机械工业，在20世纪70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

2如何进行机床数控化改造

2.1数控化改造的内容

机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

2.2数控系统的选择

数控系统主要有三种类型，改造时应根据具体情况进行选择。

步进电机拖动的开环系统。该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。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。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。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。

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。该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。

交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统。半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。

3数控改造中主要机械部件改装探讨

一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；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。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，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。

滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，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。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和。

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。

滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。

滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。

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。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。

数控机床改造篇10

关键词：数控线切割加工机床，CAXA线切割V2软件，文字编程

 

1、引言

我校购买了4台新火花机床厂生产的型号为DK7732的数控线切割加工机床，主要用于实训教学和外协加工。该机床采用YH线切割控制系统，国际标准ISO代码方式控制，DOS系统。该机床采用508K的电子盘来存贮数据，电子盘上不得随意擦﹑写文件，更不能将数据保存到电子盘上，否则，可能会造成系统瘫痪，该系统只能通过3.5寸软盘来存贮数据。

该机床在加工一般零件时基本能满足需要，但是在加工文字或图案等零件时就必须先在其它计算机上编好程序或画好图形后通过软盘来拷贝到机床上。由于软驱及软盘早已不生产，不容易买到，而且在操作时也不方便。为此，经过分析研究，决定对这4台机床进行改造，使其能直接在该机床上能进行文字或图案等零件的编程。

2、具体改造情况如下

1）加装一个20G硬盘，安装WIN98系统。

2）安装CAXA线切割V2软件，利用CAXA线切割V2软件来进行文字或图案的线切割编程。

3）利用CAXA线切割V2软件进行文字切割编程步骤、方法，以“日”字为例进行说明。

（1）进入WIN98系统方法。