【文章內(nèi)容簡介】 用小型計算機控制的計算機數(shù)控系統(tǒng)（簡稱 CNC） ,使數(shù)控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。 1974 年，研制成功使用微 處理器和半導體存貯器的微型計算機數(shù)控裝置（簡稱MNC），這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。第五代與第三代相比，數(shù)控裝置的功能擴大了一倍，而體積則縮小為原來的 1/20，價格降低了 3/4，可靠性也得到極大的提高。 80 年代初，隨著計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進行人機對話式自動編制程3 序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機床上；數(shù)控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監(jiān)控刀具破損和自動檢測工件等功能。 數(shù)控機床 的 組成 數(shù)控機床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng) 用于數(shù)控機床的運算、管理和控制，通過輸入介質(zhì)得到數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行解釋和運算并對機床產(chǎn)生作用；伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動機床，把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動指令，使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)定的運動；檢測系統(tǒng)則是用來檢測機床執(zhí)行件 (工作臺、轉(zhuǎn)臺、滑板等 )的位移和速度變化量，并將檢測結(jié)果反饋到輸入端，與輸入指令進行比較，根據(jù)其差別調(diào)整機床運動；機床傳動系統(tǒng)是由進給伺服驅(qū)動元件至機床執(zhí)行件之間的機械進給傳動裝置；輔助系統(tǒng)種類繁多，如：固定循環(huán) (能進行各種多次重復加工 )、自動換刀 (可交換指定 刀具 )、傳動間隙補償償機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差 )等等。 數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度 工藝范圍 數(shù)控 車床 是一種高精度、高效率的自動化機床，也是使用數(shù)量最多的數(shù)控機床，約占數(shù)控機床總數(shù)的 25%。它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、輪廓形狀復雜的軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件的加工，能夠通過程序控制自動完成園柱面、圓錐面、圓弧面和各種螺紋的切削加工，并能進行切槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等加工。 加工精度 由于數(shù)控 車床 具有加工精度高、能作直線和圓弧插補功能，有些數(shù)控 車床 還具有非圓曲線插補功能以及加工 過程中具有自動變速功能等特點，所以它的工藝范圍要比普通車床 要寬得多。 由于數(shù)控 車床 剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進行人工補償和自動補償，所以能加工精度要求高的零件，甚至可以以 車 代磨。 數(shù)控 車床 具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度小的均勻的零件。使用恒線速切削功能，就可選用最佳速度來切削錐面和端面，使切削后的工件表面粗糙度既小又一致。數(shù)控 車床 還適合加工各表面粗糙度要求不同的工件。粗糙度要求大的部位選用較大4 的進給量，要求小的部位選用小 的進給量。 由于數(shù)控 車床 具有直線和圓弧插補功能，部分 車床 數(shù)控裝置還有某些非圓曲線和平面曲線插補功能，所以可以加工形狀特別復雜或難于控制尺寸的的回轉(zhuǎn)體零件。 普通 車床 所能 車 削的螺紋類型相當有限，它只能 車 等導程的直、錐面公、英制螺紋，而且一臺 車床 只能限定加工若干導程的螺紋。而數(shù)控 車床 不但能 車 削任何等導程的直、錐面螺紋和端面螺紋，而且能 車 變螺距螺紋，還可以 車 高精度螺紋。 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析 將普通機床改造成數(shù)控機床 ,是許多機械生產(chǎn)廠 家在沒有大量資金投入的情況下所走的設(shè)備技術(shù)改造之路 1 經(jīng)濟型數(shù)控機床改造方案不同 1 得到的經(jīng)濟效益也不同 1 針對常德紡織機械廠提出的經(jīng)濟型數(shù)控 車床 改造的技措任務 ,結(jié)合其它廠家以往數(shù)控 車床 改造的經(jīng)驗教訓 ,我們開展了深入細致的調(diào)研工作 ,特別是對沈陽第一機床廠的數(shù)控 車床 進行了熟悉了解析經(jīng)濟型數(shù)控 車床 改造的價值效益 . 數(shù)控機床的發(fā)展趨向 4 月 19 日從第七屆中國國際機床展獲悉，隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的 增強，數(shù)控機床也實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠距離遙控。高精度：數(shù)控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機床各軸運行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。我國近幾年數(shù)控機床雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開發(fā)周期長，應變能力差。為了縮小與世界先進水平的差距，有關(guān) 專家建議機床企業(yè)應在以下 6 個方面著力研究： 1．加大力度實施質(zhì)量工程，提高數(shù)控機床的無故障率。 2．跟蹤國際水平，使數(shù)控機床向高效高精方面發(fā)展。 3．加大成套設(shè)計開發(fā)能力上求突破。 4．發(fā)揮服務優(yōu)勢，擴大市場占有率。 5 5．多品種制造，滿足不同層次的用戶。 6．模塊化設(shè)計，縮短開發(fā)周期，快速響應市場。數(shù)控機床使用范圍越來越大，國內(nèi)國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇，我們只有緊跟先進技術(shù)進步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。 第 2 章 數(shù)控機床總體方案的制訂及比較 總體方案設(shè)計要求 總體方案 設(shè)計應考慮機床數(shù)控系統(tǒng)的類型，計算機的選擇，以及傳動方式和執(zhí)行機構(gòu)的選擇等。 （ 1）普通 車床 數(shù)控化改造后應具有定位、縱向和橫向的直線插補、圓弧插補功能，還要求能暫停，進行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。 （ 2）經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下應簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進給伺服系統(tǒng)采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 （ 3）根據(jù)普通 車床 最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經(jīng)濟性要求，經(jīng)濟型數(shù)控機床一般采用 8 位微機。在 8 位微機中， MCS— 51 系列單片機具有集成度高、可靠性好、功能強、速度 快、抗干擾能力強、具有很高的性價比，因此，可選 MCS—51 系列單片機擴展系統(tǒng)。 （ 4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機數(shù)控系統(tǒng)中除了 CPU 外，還包括擴展程序存儲器，擴展數(shù)據(jù)存儲器、 I/O 接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進電機驅(qū)動電路，此外，系統(tǒng)中還應包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。 （ 6）縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動比應滿足機床所要求的分辨率。 （ 7）為了保證進給伺服系統(tǒng)的傳動 精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應有預緊機構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應有消除齒側(cè)間隙的機構(gòu)。 6 7 8 9 10 （ 8）采用貼塑導軌，以減小導軌的摩擦力。 總體設(shè)計方案的確定 系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)的選擇 考慮到屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床加工精度不高，為了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本容易調(diào)試和維護，經(jīng)濟型數(shù)控 車床 應選用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 計算機系統(tǒng) 根據(jù)機床要求采用 8 位微機。由于 MCS51 系列單片機具有集成度高、可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強性能價格比高 等特點，決定采用 MCS51 系列的 80C31單片機擴展系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤、顯示器， I/O 接口及光隔離電路，步進電機功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息。 機械傳動方式 為實現(xiàn)機床所要