數控機床改造
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數控機床改造范文第1篇
關鍵詞：電動刀架 數字化改造
中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2013）07-0102-02
數控車床電動刀架是數控車床的重要功能部件，主要完成零件加工過程中的自動換刀。使機床在一次裝夾中完成多工序的加工，有效的減少刀具多次裝夾帶來的加工誤差，刀架用于夾持切削用的刀具，其結構直接影響機床的切削性能和切削效率。因此數控車床的刀架選擇的好與壞、效率高與低將直接影響到產品的加工時間和質量，隨著制造業的不斷發展，對自動刀架的功能及性能要求也越來越高，原有的四工位刀架常常不能滿足盤式零件加工要求。本篇主要介紹如何用臥式六工位電動刀架取代立式四工位刀架，以提高數控機床使用性能。
圖 1-1 所示為數控車床自動回轉刀架機電系統，其中包括控制元件、動力源、傳動裝置、刀架體與檢測裝置。PMC作為控制裝置，通過程序控制電機的起停與正反轉，電機作為動力源，通過傳動裝置控制上刀體的抬起、下降與轉動，霍爾元件作為檢測元件，檢測上刀體是否到位，到位信號反饋給PMC，共同控制電機的運轉。
下面從機械與電氣兩方面做一說明。
二、刀架選擇及安裝
1.刀架選擇
數控刀架開始向快速換刀、電液組合驅動和伺服驅動方向發展。目前國內數控刀架以電動為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易數控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉，就近選刀，用于全功能數控車床。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅動刀架。電動刀架是數控車床重要的傳統結構，合理地選配電動刀架，并正確實施控制，能夠有效的提高勞動生產率，縮短生產準備時間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。另外，加工工藝適應性和連續穩定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復雜的零件時，除了控制系統能提供相應的控制指令外，很重要的一點是數控車床需配備易于控制的自動回轉刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。
電動刀架已經形成了系列產品，國內許多廠家已有定型產品，如：立式四工位刀架、臥式六工位刀架、八工位刀架、十工位、十二工位刀架等，我們在改造時只需要根據產品加工的工藝要求，選用臥式六工位刀架，如下圖（b）。
2.刀架安裝
與原刀架高度及尺寸相近視，刀架電控系統與原刀架電控系統電平一致，機械參數可以參考同類機床進行類比，中心高不能過高，低了可以用墊板墊；安裝尺寸也要合適，可以采用過渡件安裝。
3.電氣改造及調試
電氣控制部分改造分兩步，線路改造和刀架控制梯形圖的編寫。
3.1電氣部分改造
電氣部分，刀架電機主電路不變，原刀架四個刀位輸入信號地址X2.1、X2.2、X2.3、X2.4中，前三個可作為六工位刀位信號使用，刀架的分度由刀架電動機后端的角度編碼器進行檢測和控制，信號是BCD碼，X2.4可作為刀架加緊信號輸入，需增加X2.6、X2.5兩個輸入點作為刀位選通信號及刀架電機過載保護輸入端，系統其它電氣控制部分不再改動，下圖為改裝后的原理接線圖。
3.2刀架結構及動作分析
經濟型數控車床刀架式在普通車床六方位刀架的基礎上發展的一種自動換刀裝置，其功能和普通六方位刀架一樣：有6個刀位，能夾持六把不同功能的刀具，方刀架回轉60°時，刀架交換一個刀位，但方刀架回轉和刀位號的選擇是由加工程序指令控制的。下面就以六工位刀架為例來說明其結構與原理，如下圖3.2所示。
3.3刀位信號
3.4自動刀架控制涉及到的I/O信號
PLC輸入信號： X2.1～X2.3：1～6號刀到位信號輸入；X2.4：熱繼電器信號輸入；
X2.5：行程到達信號輸入； X2.6：角度編碼器位置選通信號輸入；
X2.7：電源空開信號輸入； PLC輸出信號： Y2.4：刀架正轉繼電器控制輸出；
Y2.5：刀架反轉繼電器控制輸出。
電動機的正反轉由接觸器KM6、KM7控制，刀架的松開和鎖緊靠微動行程開關SQ1進行檢測，地址為X2.5。刀架的分度由刀架電動機后端的角度編碼器進行檢測和控制，信號是BCD碼，分別是X2.1、X2.2、X2.3。刀具位置選通脈沖信號為X2.6。電動刀塔過載保護輸入信號為X2.4。選通信號X2.6為1時表示刀架已經旋轉到某個刀位位置，這時的具體刀位號由X2.1、X2.2、X2.3來確定。
3.5電氣設計要求
機床接收到換刀指令（程序的T碼指令）后，刀架電動機正轉進行松開并分度控制，分度過程中要有轉位時間的檢測，檢測時間設定為10s，每次分度時間超過10s系統就發出分度故障報警。刀架分度并到位后，通過電動機反轉進行鎖緊和定位控制，為了防止反轉時間過長導致電動機過熱，要求電動機反轉控制時間不得超過0.7s。電動機正反轉控制過程中，還要求有正轉停止延時時間控制和反轉開始的延時時間控制。自動換刀指令執行后，要進行刀架鎖緊到位信號的檢測，只有檢測到該信號，才能完成T代碼功能。自動換刀過程中，要求有電動機過載、短路及溫度過高保護，并有相應的報警信息顯示。自動運行中，程序的T代碼錯誤（T=0或T>7）時相應有報警信息顯示。
3.6控制軟件的設計
電動刀架控制系統軟件執行過程為：換刀系統接收到換刀指令后，系統首先讀取刀號存儲單元中存儲的當前刀位號碼，并將該存儲單元中的刀位號與換刀指令給出的刀位號比較，如果相同，則不需換刀，系統繼續向下執行程序；如果當前刀位號碼與換刀指令給出的刀位號不相同，則PMC的Y2.4腳輸出高電平控制刀架電機正轉，并不斷檢測刀位到位信號，當檢測到刀位到位信號后，PMC的Y2.4腳輸出低電平，停止刀架運轉，同時在Y2.5腳輸出高電平，電機反轉，同時啟動定時器（電機反轉的時間必須嚴格控制，時間過短，刀架無法鎖緊，時間過長，會導致電機過載而燒毀），延時時間一到， Y2.5腳輸出低電平，電機停止旋轉，完成換刀過程。
接下來就要完成FANUC系統PMC刀架控制梯形圖的編制，根據刀架換刀流程及I/O分配地址，完成刀架控制梯形圖的編寫。
對一臺特定的數控機床，只要能滿足控制要求，對梯形圖的結構、規模并沒有硬性的規定，我們可以按思路和邏輯方案進行編程。但理想的梯形圖程序除能滿足機床的控制要求外，還應具有最少的步數、最短的處理時間和易于理解的邏輯關系。
3.7調試
3.7.1順序程序的輸入、調試
數控機床改造范文第2篇
機床作為機械制造業的重要基礎裝備，它的發展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現了質的突破，導致了應用數字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數控機床的誕生和發展。計算機的出現和應用，為人類提供了實現機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發展，數控機床也得到迅速的發展和廣泛的應用，同時使人們對傳統的機床傳動及結構的概念發生了根本的轉變。數控機床以其優異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創機械產品向機電一體化發展的先河。數控機床是以數字化的信息實現機床控制的機電一體化產品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數字記錄在控制介質上，然后將數字信息送入數控裝置或計算機，經過譯碼，運算，發出各種指令控制機床伺服系統或其它的執行元件，加工出所需的工件。數控機床與普通機床相比，其主要有以下的優點：1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現新工件加工。2.加工精度高；3.生產效率高；4.減輕勞動強度，改善勞動條件；5.良好的經濟效益；6.有利于生產管理的現代化。數控機床已成為我國市場需求的主流產品，需求量逐年激增。我國數控機機床近幾年在產業化和產品開發上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產數控機床與先進國家的同類產品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質差，性能落后，單臺機床的平均產值只有先進工業國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現預定的加工工藝目標。隨著數控機床越來越多的普及應用，數控機床的技術經濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中，機床的微機數控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數控機床一面利用數控、數顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經濟效益。我國經濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數控機床，而我國的舊機床很多，用經濟型數控系統改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產經濟型數控系統，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產經濟型數控系統。可以預料，今后，機床的經濟型數控化改造將迅速發展和普及。所以說，本畢業設計實例具有典型性和實用性。
第二章總體方案的設計
2.1設計任務本設計任務是對CA6140普通車床進行數控改造。利用微機對縱、橫向進給系統進行開環控制，縱向（Z向）脈沖當量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當量為0.005mm/脈沖，驅動元件采用步進電機，傳動系統采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉位刀架。2.2總體方案的論證對于普通機床的經濟型數控改造，在確定總體設計方案時，應考慮在滿足設計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。（1）數控系統運動方式的確定數控系統按運動方式可分為點位控制系統、點位直線控制系統、連續控制系統。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數控系統采用兩軸聯動連續控制系統。（2）伺服進給系統的改造設計數控機床的伺服進給系統有開環、半閉環和閉環之分。因為開環控制具有結構簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優點。所以，本設計決定采用開環控制系統。（3）數控系統的硬件電路設計任何一個數控系統都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數控系統的基礎，性能的好壞直接影響整體數控系統的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運行。在設計的數控裝置中，CPU的選擇是關鍵，選擇CPU應考慮以下要素：1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關；2.可擴展存儲器的容量與數控功能的強弱相關；3.I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。除此之外，還應根據數控系統的應用場合、控制對象以及各種性能、參數要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國，普通機床數控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機，主要是因為它們的配套芯片便宜，普及性、通用性強，制造和維修方便，完全能滿足經濟型數控機床的改造需要。本設計中是以MCS-51系列單片機，51系列相對48系列指令更豐富，相對96系列價格更便宜，51系列中，是無ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機中應用最多的是8031單片機。本設計以8031芯片為核心，增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關組成的控制系統。2.3總體方案的確定經總體設計方案的論證后，確定的CA6140車床經濟型數控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉速部分保留原機床的功能，即手動變速。車床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進給運動采用步進電機驅動。由8031單片機組成微機作為數控裝置的核心，由I/O接口、環形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉動，經齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉動，從而實現車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經電機驅動的自動控制的自動轉位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發生器，為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發生器同步旋轉，發出兩路信號：每轉發出的脈沖個數和一個同步信號，經隔離電路以及I/O接口送給微機。如圖2－1所示：
第三章微機數控系統硬件電路設計
3.1微機數控系統硬件電路總體方案設計本系統選用8031CPU作為數控系統的中央處理機。外接一片2764EPROM，作為監控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機修改的零件程序、工作參數。采用譯碼法對擴展芯片進行尋址，采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示，8255接步進電機的環形分配器，分別并行控制X軸和Z軸的步進電機。另外，還要考慮機床與單片機之間的光電隔離，功率放大電路等。其硬件框圖如圖3－1所示：圖3－28031芯片內部結構圖各引腳功能簡要介紹如下：⒈源引腳VSS：電源接地端。VCC：＋5V電源端。⒉輸入/輸出（I/O）口線8031單片機有P0、P1、P2、P34個端口，每個端口8根I/O線。當系統擴展外部存儲器時，P0口用來輸出低8位并行數據，P2口用來輸出高8位地址，P3口除可作為一個8位準雙向并行口外，還具有第二功能，各引腳第二功能定義如下：P3.0RXD：串行數據輸入端。P3.1TXD：串行數據輸出端P3.2INT0：外部中斷0請求信號輸入端。P3.3INT1：外部中斷1請求信號輸入端。P3.4T0：定時器/計數器0外部輸入端P3.5T1：定時器/計數器1外部輸入端P3.6WR：外部數據存儲器寫選通。P3.7RD：外部數據存儲器讀選通。在進行第二功能操作前，對第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號控制線RST/VPD：RST為復位信號線輸入引腳，在時鐘電路工作以后，該引腳上出現兩個機器周期以上的高電平，完成一次復位操作。8031單片機采用兩種復位方式：一種是加電自動復位，另一種為開關復位。ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號。它的作用是把CPU從P0口分時送出的低8位地址鎖存在一個外加的鎖存器中。外部程序存儲器讀選通信號。當其為低電平時有效。
VPP：當EA為高電平且PC值小于0FFFH時CPU執行內部程序存儲器中的程序。當EA為低電平時，CPU僅執行外部程序存儲器中的程序。XTAL1：震蕩器的反相放大器輸入，使用外部震蕩器時必須接地；XTAL2：震蕩器的反相放大器輸出，使用外部震蕩器時，接收震蕩信號；（2）片外三總線結構單片機在實際應用中，常常要擴展外部存儲器、I/O口等。單片機的引腳，除了電源、復位、時鐘輸入以及用戶I/O口外，其余的引腳都是為了實現系統擴展而設置的，這些引腳構成了三總線形式：⒈地址總線AB地址總線寬度為16位。因此，外部存儲器直接尋址范圍為64KB。由P0口經地址鎖存器提供16位地址總線的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉數據總線DB數據總線寬度為8位，由P0口提供。⒊控制總線CB控制總線由第二功能狀態下的P3口和4根獨立的控制線RST、EA、ALE和PSEN組成。其引腳圖如圖3－3所示：3.1.28255A可編程并行I/O口擴展芯片8255A可編程并行I/O口擴展芯片可以直接與MCS系列單片機系統總線連接，它具有三個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，通過編程能夠方便地采用無條件傳送、查詢傳送或中斷傳送方式完成CPU與設備之間的信息交換。8255A的結構及引腳功能：1、8255A的結構8255A的內部結構如圖3－4所示。其中包括三個8位并行數據I/O端口，二個工作方式控制電路，一個讀/寫控制邏輯電路和一個8位數據總線緩沖器。各部分功能介紹如下：（1）三個8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入鎖存器。可編程為8位輸入、或8位輸出、或8位雙向寄存器。B口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入/輸出。C口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入緩沖器，C口可分作兩個4位口，用于輸入或輸出，也可作為A口和B口選通方式工作時的狀態控制信號。（2）工作方式控制電路A、B兩組控制電路把三個端口分成A、B兩組，A組控制A口各位和C口高四位，B組控制B口各位和C口低四位。兩組控制電路各有一個控制命令寄存器，用來接收由CPU寫入的控制字，以決定兩組端口的工作方式。也可根據控制字的要求對C口按位清“0”或置“1”。（3）讀/寫控制邏輯電路它接收來自CPU的地址信號及一些控制信號，控制各個口的工作狀態。（4）數據總線緩沖器它是一個三態雙向緩沖器，用于和系統的數據總線直接相連，以實現CPU和8255A之間信息的傳送。
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數控機床改造范文第3篇
關鍵詞：計算機；機床；數控化；改造；方案
數控技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數控一般是采用通用或專用計算機實現數字程序控制，因此數控也稱為計算機數控(computer numerical control)，簡稱cnc。計算機按事先存貯的控制程序來執行對設備的運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現，均可通過計算機軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅動裝置驅動電機或液壓執行元件帶動設備運行。
1 數控機床概述
數控機床就是將加工過程中的各種操作（如主軸變速、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數字化的代碼或程序來表示，通過控制介質（如穿孔紙帶或磁帶、磁盤等）將數字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，來控制機床的伺服系統或其它執行元件，使機床自動加工出所需要的工件。
2 機床的數控化改造方案
2.1進行改造項目的可行性評估
2.1.1 對其價值做出評估。例如一臺加工中心，主要構成的機電部件有：①系統及操作子系統；②伺服系統包括電動機；③機床電氣；④機械本體床身、立柱、導軌和絲杠等；⑤刀庫機械手系統；⑥自動工作臺交換系統等。每一個子系統根據實際情況，都可以做出相應的價值評估。
2.1.2 評估改造后能達到的目標，即有什么樣的機床準確度和使用性能。
2.1.3 進行成本的估算，即投入資金的評估。投入資金多少與制訂改造目標高低密切相關。投人的改造費用主要由下列項目構成：①數控系統及相關伺服系統；②機床電氣及附件更換；③機床機械元部件準確度修復和維修保養；④機床輔助系統如液壓系統、冷卻系統等維修保養；⑤機床外觀質量的修復；⑥機床改造后的調試檢測；⑦機床改造所需的技術勞務費。在受改造費用限制時，可以修改改造目標，降低一些要求以減少投入費用。
2.1.4 對改造方案進行風險評估。在做改造方案時，不可能對設備進行現狀大解剖，不可能拿到機床現狀準確測試數據，因此在以后實施改造工作中還會碰到意料之外的問題。因此必須做出風險評估和制訂相應對策。一般做法是在工程項目費中，設置不可預見費用。
2.1.5 性能價格比評估。為了在經濟上有定量分析的依據，常選一臺現在市場上性能相似的商品價格作為標準進行比較。
2.2 數控系統的選擇
數控系統是機床的核心，在選擇時要對其性能、經濟性及維修服務等進行綜合考慮。數控系統主要有3種類型：步進電機拖動的開環系統；異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環數控系統；交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統。其中步進電機拖動的開環系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機等。由數控系統送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執行部件。該系統的位移準確度主要決定于步進電機的角位移準確度，齒輪絲杠等傳動元件的節距準確度，所以系統的位移準確度較低。但該系統結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。
2.3 伺服系統的選擇
伺服系統是數控機床的重要組成部分，它既是數控系統cnc系統與刀具、主軸間的信息傳遞環節，又是能量放大與傳遞的環節。它的性能在很大程度上決定了數控機床的性能。例如，數控機床的最高移動速度、跟蹤度、定位度等重要指標均取決于伺服系統的動態。伺服系統按控制方式分為開環控制系統、半閉環控制系統和閉環控制系統三類。在普通機床的數控化改造中，一般選用價格較低的開環控制系統。
2.4 機床機械部件的改造
一臺新的數控機床，在設計上要達到很高的動態剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到此要求，并注意下述幾方面。
2.4.1 導軌副。對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向度和工藝外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區。
2.4.2 齒輪副。一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪準確度等級都比普通機床高。
2.4.3 滑動絲杠與滾珠絲杠。絲杠傳動直接關系到傳動鏈準確度。絲杠的選用主要取決于加工件的準確度要求和拖動扭矩要求。
2.4.4 聯軸器。為了消除傳動系統中的反向間隙,提高重復定位度，伺服驅動元件所用的聯軸器多數采用無鍵連接，如錐銷剛性聯軸器,錐環聯軸器等。
2.4.5 回轉刀架。一般改裝的車床多數采用四工位自動回轉刀架。
2.4.6 安全防護。改造效果必須以安全為前提。在機床改造中要根據實際情況采取相應的措施，切不可忽視。
3 數控系統開發方法
3.1 基于單片機的數控系統
基于單片機的經濟型數控系統一般采用步進電機作為驅動元件，步進電機采用脈沖方式工作，基本原理是：系統中的鍵盤用于向計算機輸入和編輯零件加工程序；采用數碼管顯示加工數據及機床狀態等信息；存儲器用來存放監控程序、鍵盤掃描程序、顯示驅動程序及用戶控制代碼程序等；功率放大器用來對計算機送來的脈沖進行功率放大，以驅動步進電機帶動負載運行。需要完成的具體任務有：
3.1.1 硬件系統的結構設計。一般采用51系統單片機作為主控制器，在此基礎上擴展一些必要的器件如rom、鍵盤等。
3.1.2 軟件設計。包括：監控與操作軟件,用來實現人機對話、系統監控、指揮整個系統軟件協調工作等，包括系統的初始化、命令處理循環、零件加工程序的編輯修改等；步進電機控制軟件，包括：通電狀態代碼和電動機正、反轉的實現；步進電機轉速的控制。
3.2 基于arm與運動控制器的數控系統
3.2.1 系統硬件結構。系統硬件采用主從式雙cpu結構模式。主cpu為arm處理器，用于鍵盤、顯示，網絡通訊等管理工作,而從cpu即為運動控制芯片，專門負責運動控制的處理工作。arm處理器通過總線操作，把命令寫入運動控制芯片，使運動控制芯片來完成運動控制。
3.2.2 操作系統及編程語言。為了最大地利用系統硬件資源，并且還要保證實時性，所以使用了μc/os多任務實時操作系統。使用到μc/os操作系統,通過它實現多任務實時控制。程序的編程語言為c語言以及arm匯編語言。
3.3 基于pc機的數控系統
近年來，以工業pc機為核心的控制系統已廣泛地被工業控制領域所接受。采用工業pc機在win-dows操作系統下通用的數控系統，已成為數控系統發展的潮流。基于工業pc機的數控系統采用的是標準的pc硬件和操作系統，因此易于進行模塊化和開放式的設計。開放式數控系統是目前新型數控系統研發的主流。系統采用工業pc機+運動控制器結構組成,主要包括工業計算機、運動控制卡以及伺服系統等。
4 結論
進行機床數控化改造要將改造的重點放在電氣、控制系統的改造上，機械部分只對影響準確度的重點部件進行改造。這樣可縮短改造周期，降低改造成本，并利于對系統進行再次升級。隨著社會的不斷發展以及技術的不斷進步，數控技術的發展，必將帶動數控機床改造技術的進步與發展。
參考文獻
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數控機床改造范文第4篇
關鍵詞：微機數控；改造原則；改造原理
1 微機數控機床的改造原理
傳統機床的生產制造是通過電機設備的帶動來實現機床的加工運轉，在此期間，要經由人工操作模式對生產流程加以操控，以達到零部件加工的目的。微機數控機床改造是在上述基礎上對必要的部件進行改造，使其適用于微機控制系統，同時，要在機床設備中安裝微機控制系統，以其代替人工操作來控制電機，進而帶動車床的運轉。微機數控機床改造部件主要由單板機、控制程序、零件加工程序、驅動電源裝置，收發信板、功率步進電機等組成。圖1表示了經濟型數控車床的系統裝置框圖。
在圖1所示的系統裝置中，單板機在控制程序的控制下，可以使數控系統具有直線插補和圓弧插補加工工件輪廓的功能；具有進給速度控制和快速回零的功能；具有刀具補償和反向間隙補償的功能，以及其它多種功能。當零件加工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進給速度后，控制程序就會通過單板機按照所輸入的零件加工程序發出一系列的脈沖信號。經隔離放大以后，分別驅動z向和X向功率步進電機，使刀架按照要求的方向、速度和位移量實現縱向和橫向運動。從而構成了一個經濟型開環數控系統。
2 數控機床改造時的技術選擇和遵循原則
2.1 如何科學的選擇控制系統
在機床改造環節中，對于數控系統的選擇至關重要。不同的部件參數對于改造后的機床成本，性能和各項操作指標都具有不同影響，因此，在選擇控制系統時，要兼顧適用性和經濟型原則。首先，企業對于要改造的機床設備的性能要進行事先備案，以便在選擇控制系統時可以更具針對性；其次，在滿足效能目標的基礎上，要對改造資金的預算進行嚴格控制，保證改造的經濟性。由于一些新型機床控制系統具備花樣繁多的控制功能，在選擇時應該挑選適用于企業自身生產需要的系統，對于不必要的控制程序可以相應的刪減。目前在我國企業進行數控機床改造時可以選擇國內生產的系統裝置，例如廣州數控，華中數控系統等等，同時，也可以使用西門子或者一些國外品牌，對于中小型機床改造來說，選擇一些低檔的控制系統就可以滿足其生產需要。另外在選擇時還要注意數控系統的編碼程序，要盡量選擇一些靈活性高，編程速度快的系統編碼程序。
科學的進行數控系統選擇要遵循以下原則：其一，要選擇信譽好的系統生產廠家。在選擇之前，企業要對相關市場狀況進行分析，綜合企業需求和綜合性價比來實施決策。其二，要統一機床的購進廠家，避免在機床改造中使用不同廠家的產品，這樣不利于日后的維修與系統調試。其三，要選擇最適用于企業機床條件的控制設備，不要一味追求價格高昂的產品，忽視了其實用性。
2.2 不同機床條件要選用不同的改造方法
機床數控化改造系統的種類較為豐富，其編碼程序也有很大差別，因此，在選擇時要注意控制系統與機床的匹配度。對于進行批量生產的中小型機床而言，由于其使用較為頻繁，生產量大，在選擇控制系統時要以實用性和性能穩定性為主要選擇依據。在一些生產不見多樣的企業，對于機床改造要注重控制系統功能的兼備性，使其能夠在不同操作要求下進行功能的轉換。微機改造方法主要可以應用于對于不常用的單獨進行零部件生產的機床設備中，這楊可以大大節省改造費用，提高系統的靈活性。
2.3 有針對性的進行機床改造
機床改造范圍的大小，應根據機床自身精度及性能來決定。以臥式車床為例加以說明。對于舊車床的改造范圍，一般都是把原來的機床進給傳動系統，由主軸箱通過掛輪箱帶動進給變速箱，將運動傳給光杠或絲杠。然后再驅動溜板運動的傳動過程，改造為由功率步進電機通過消隙減速齒輪，直接帶動滾珠絲杠，使刀架分別實現縱向運動和橫向運動，進行兩個坐標的控制。
對于精度符合要求的車床，為了實現簡易數控改造，一般都是對車床的部件基本不動，只是把床鞍的縱向滑動絲杠副改造為縱向滾珠絲杠副。在縱向滾珠絲杠的右端安裝一套消隙減速箱和功率步進電機。同時也把中滑板的橫向滑動絲杠副改造為橫向滾珠絲杠副，在橫向滾珠絲杠的外端安裝一套消隙減速箱和功率步進電機，從而使車床的縱向和橫向運動既能用微機系統進行控制，又能由操作者進行普通操作。在機床改造過程中，只要把溜板箱中的開合螺母及中滑板上的滑動螺母拆除，在合適的位置上安裝好滾珠螺母座即可。
2.4 重視機床改造中的輔助設備改造
如果在改造后的簡易數控車床上，采用一把刀可以完成全部車工工序，就沒有必要對刀架進行改造。但有時會出現一個工件需要兩把刀或幾把刀來分別完成兩個或幾個工序的情況，這時可根據每把刀的使用情況，分別進行編程，通過一個程序，使用一把刀，來完成一個工序。使原來普通操作使用的刀架在數控操作時也可以使用。這樣，根據改造后車床的主要加工對象，確定刀架是否需要進行改造，可以使改造費用使用得更加合理，避免發生改造過剩現象。
如果改造后的簡易車床，主要用來加工比較復雜的零件，需要采用三、四把刀才能完成全部車工工序，就必須對刀架部件進行改造。一般可采用安裝有四把刀、由鼠牙盤定位、進行絕對刀位控制的自動回轉刀架比較合適。重復定位誤差可小于0.005mm，精度持久性比較好。這種刀架出廠時，就規定了刀號位置。當需要幾號刀在加工位置時，只需對該刀控制信號口發出信號，刀架就會自動轉到需要的位置。
改造后的簡易數控車床需要加工螺紋時，可以在主軸后端同軸安裝或異軸安裝一個主軸脈沖發生器，作為主軸位置的信號反饋元件。目的是為了檢測主軸轉角的位置，并且將其變化情況輸送給單板機，使單板機能按照所需加工的螺距進行處理。控制縱向步進電機運動，通過縱向滾珠絲杠帶動刀架完成螺紋加工。
3 結束語
對傳統機床進行數控化改造是改變落后機床效能，保證企業經濟效益最大化的有效途徑，在對機床實行正式改造前，企業要對適宜改造的對象做出分類和判斷，并根據實際操作需要進行合理化改造，以保證達到預期改造目標。機床數控改造的總體投資少，改造流程相對簡單，改造時間短，且改造效果能夠依據企業需要而定，改造后的機床能夠在短時間之內投入生產，最大限度降低企業的損失，是企業應該重點加以借鑒的新型技術。
參考文獻
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數控機床改造范文第5篇
關鍵詞：數控機床；改造；意見
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A
1 對機床數控化的改造及其必要性
在發達國家，工業的發展已經從上世紀的七八十年代就進入了數控工業的發展階段，數控機床的使用也是在那個時候開始發展起來的。本質上就是建立在信息技術發展上的軍、民機械工業的信息化改造。信息化的生產以其獨有的不可超越的優勢占領了工業生產，而信息技術對工業發達的國家的機械工業的改造即信息化的深入，使得其工業技術產生了質的飛躍，因此他們的產品在國際市場上的綜合競爭力大大加強，無論是軍用品還是民用品領域。而對于我國，由于種種原因，在信息化技術的發展上相對落后于國際發達國家，因而，在機械工業的信息化技術改造上也落后了近乎二十年。例如，我國在數控機床的使用上，在1995年的時候才只占到了整體機床數量比重的1.9%，而同時期的日本，則已經達到了20.8%是我國的十倍。這就是為什么我國每年都會大量的進口機電產品的最主要的原因，機床的數控化改造勢在必行。
2 如何改造
2.1 改造內容
對于機床的數控化改造包括了對機床的改造以及對生產線的改造，主要內容有：首先是恢復原有功能。即首先對機床以及生產線存在的故障進行維修診斷；其次是NC化。即將數顯裝置安裝到普通的機床上，或者是增加數控系統。是機床成為NC機床或者是CNC機床；再者，是翻新。因為老舊的機床對于工件的加工的精度以及效率還有自動化的程度都會產生不良影響，因此對機械部分老舊部件應當重新翻新或裝配，恢復精度和更新；最后，是在技術上進行更新和創新。機械性能的提升以及機床新工藝的應用，新技術的推廣都要在原有的工藝和設備基礎上進行，因此在改造的過程中可以進行大規模的革新，以此提高整體的技術水平以及生產檔次。
2.2 數控系統的選擇
數控系統主要有三種類型，改造時應根據具體情況進行選擇。
步進電機拖動的開環系統，如圖1所示，該系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數控系統送 出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執行部件。只要控制指令脈沖的數量、頻率以及通電順序，便可控制執行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環系統，該系統的位移精度主要取決于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節距精度。
異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環數控系統，如圖2所示。該系統與開環系統的區別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統復雜，成本也高，對環境室溫要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。
交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統，圖3所示。半閉環系統檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環系統的精度低，但是它的結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機做成一個整體時，則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。
3 數控改造中主要機械部件改裝探討
一臺新的數控機床，在設計上要達到：有高的靜動態剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。
滑動導軌副。對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和。
齒輪副。一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。
滑動絲杠與滾珠絲杠。絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。
滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電機啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。
安全防護。改造效果必須以安全為前提。在機床改造中要根據實際情況采取相應的措施，切不可忽視。滾珠絲杠副是精密元件，工作時要嚴防灰塵特別是切屑及硬砂粒進入滾道。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護罩。大拖板與滑動導軌接觸的兩端面要密封好，絕對防止硬質顆粒狀的異物進入滑動面損傷導軌。
參考文獻
