【文章內(nèi)容簡介】 司等。（2）數(shù)控化改造的優(yōu)缺點1）減小投資額，交貨期短，同購置新機床相比，一般可節(jié)省60%~80%的費用，改造費用低，特別是大型、特殊機床尤其明顯，一般大型機床改造，只要新機床購置費用的1/3，交貨期短，但有些情況比較特殊。如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工費錢，往往改造成本提高2~3倍，與購置新機床相比，只能節(jié)約50%左右。2）機械性能穩(wěn)定可靠，結構受限制，所利用的床身、立柱等機床件都是重而堅固的鑄造件，兒不是焊接構件，改造后的機床性能高，質(zhì)量好，可以作為新設備繼續(xù)使用多年，但是受到后來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。3）可采用最新的控制技術，可充分利用現(xiàn)有的條件，可以利用現(xiàn)有基礎，不必像購入新設備時那樣需要重新構建地基。4）可以采用最新的控制技術，可根據(jù)技術革新的發(fā)展速度，及時提高生產(chǎn)設備的自動化水平和效率，提高設備質(zhì)量和檔次，將舊機床改造成為今水平的機床。3. 數(shù)控系統(tǒng)的改造型數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時，應根據(jù)具體情況進行選擇，即步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)，異步電動機或直流電動機拖動，當檢測量反饋的閉環(huán)系統(tǒng)以及交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)系統(tǒng)這三種。（1）步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電動機，功率步進電機電液脈沖馬達等，由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進電機轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠幅驅(qū)動執(zhí)行部件，只需控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量，速度和運動方向，這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低，該系統(tǒng)結構簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低易改裝成功。（2）異步電動機或直流電動機拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)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，隨時與給的的值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動執(zhí)行機構，以給定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值差距等于零為止，閉環(huán)進給系統(tǒng)在結構上比開環(huán)系統(tǒng)復雜、成本高，對環(huán)境室溫要求嚴，設計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難，但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標，可根據(jù)產(chǎn)品技術要求決定是否采用這樣系統(tǒng)。（3）交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置，它只能補償系統(tǒng)環(huán)內(nèi)部部分元件的誤差，因此它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結構與調(diào)試都比閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件的安裝問題，當前國內(nèi)生產(chǎn)線數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，如珠峰公司、北京航天機床數(shù)控系統(tǒng)集團公司、華中數(shù)控公司等。選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是依據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度，驅(qū)動電機的功率和用戶的要求。數(shù)控化改造中主要部件的改造探討一臺新的數(shù)控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度，運動幅之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙，功率大，便于操作和維修，機床數(shù)控改造時，盡量達到上述要求，不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)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，才能得到預期的改造目的。（1）滑動導軌幅對數(shù)控車床來說，導軌除應具有的普通車床的導向和工藝性外，還要有良好的耐磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)，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潤滑。（2）齒輪幅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(shù)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，機床只要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床的加工精度。（3）滑動絲杠和滾珠絲杠，絲杠的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0拖動扭矩要求，以保證機床的加工精度，一般情況滑動絲杠不低于6級，螺母間隙過大則應更換螺母，采用滑動絲杠相對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，啟動力距和運動時力距相近，因此可以滿足較高精度、零件加工要求。（4）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(jù)實際情況采取相應的措施，滾珠絲杠是精密元件，工作時要嚴防灰塵，特別是切削及硬沙粒進入滾道，在縱向絲杠上也可以加整體鐵板防護罩，大托板與滑動導軌接觸的兩端面要密封好，絕對防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進入滑動面損傷導軌。第二章 總體方案的制度與比較一、車床數(shù)控化改造的實踐準備及資料收集在車床數(shù)控化改造這個工程設計之前進行了畢業(yè)實習這一環(huán)節(jié)。在這期間，接觸了大量的數(shù)控化改造實例，使我對車床數(shù)控化改造有了初步了解。在與工人師傅的交流中初步了解到他們對數(shù)控裝備的要求。在工程設計課題接到手后，借閱了大量關于普通機床及數(shù)控機床的書籍，通過借閱這些書籍，了解了普通車床的基本性能參數(shù)及結構特點，通過與成型數(shù)控車床進行比較，明確了設計任務。二、數(shù)控化改造方案的制定通過閱讀資料及參觀成熟數(shù)控車床的結構設計，初步擬定以下三個總體改造方案。一）方案一，此方案考慮到盡可能保留車床原有功能，減化改造量，做好以下幾個方面工作。1. 機械部分改造：保留原車床的主傳動系統(tǒng)和變速操縱機構，也保留了原有車床的尾座及車身部分，但為了減化操作量，將原車床的刀架換為電動刀架。為了便于加工螺紋和絲桿，避免加工螺紋或絲桿時發(fā)生亂扣現(xiàn)象，在主軸箱內(nèi)配置了與主軸轉(zhuǎn)角位置變化信號，輸送給計算機處理。拆除原進給箱中進給傳動鏈內(nèi)容，改用步進電機作動力源，經(jīng)齒輪減速組傳遞動力，驅(qū)動滾珠絲杠，帶動刀架作縱向進給，由此構成簡易的開環(huán)控制系統(tǒng)。拆除原刀架，安裝電動刀架，以減少操作量，實現(xiàn)自動化控制。2. 數(shù)控裝置的設計此方案中采用MCS51系列中單片機作為核心芯片，設計了一個能夠?qū)崿F(xiàn)圓弧插補和直線插補運算的數(shù)控系統(tǒng)，它能完成設計任務書中要求的各項功能。3. 方案一的初步評價此方案保留了原有車床結構，進行了小部分改造。改造周期短，見效快、成本低是此方案的亮點，但其自動化控制程度低，一般適用于生產(chǎn)線上工序較穩(wěn)定的零件的加工。二）方案二此方案改動量較大，主要做了以下幾點改造：：要求主運動能實現(xiàn)自動變速，采用液壓拔叉和電磁離合器實現(xiàn)自動變速。保留了原車床的尾座及床身部分。采用電動刀架，實現(xiàn)轉(zhuǎn)位換刀，提高加工效率，減少輔助時間。采用液壓尾座、液壓卡盤，實現(xiàn)工件的快速夾持，以利于提高生產(chǎn)率。其他機械方面的改造與方案一相似，不再贅述。：選用成熟的華中系統(tǒng)，實現(xiàn)軟硬件合理配置來實現(xiàn)控制功能。此改造方案實現(xiàn)了車床的全自動化控制，無論是從提高生產(chǎn)率方面考慮，還是從減輕工人勞動強度方面考慮均有極大優(yōu)勢。 但它對原車床改動量太大，必然使其改造周期延長，改造費用大幅上升，改造的經(jīng)濟性下降，影響它的實施。三）方案三為進一步提高機床的性能，解決機械有級變速的附加問題，形成了方案三。除拆除主軸箱外，還須采用交流伺服電機作主電機替代原主電機，并配置相應的變頻調(diào)速裝置，以此實現(xiàn)寬范圍無極平滑變速，其它機械方面與設計方案二相同。方案三的初步評價此方案對原車床的機械部分改動過大，拆除的部分過多，外購件太多，使得改造費用大幅上升，周期長、見效慢，使改造的經(jīng)濟性下降，一般中小型企業(yè)不宜采用。三、C6150臥式車床數(shù)控化