【正文】 制,手動速度調(diào)整。齒輪傳動也要采用消除齒輪側(cè)間隙的餓結(jié)構(gòu)。（4）機械傳動方式的確定為實現(xiàn)機床所要求的分辨率，采用步進電機給齒輪減速在經(jīng)過傳動絲桿為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲桿螺母副。而是用檢測元件測出驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角，再間接算出工作臺實際的位移量，也有反饋回路，其性能介于開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)之間。閉環(huán)系統(tǒng)價格高和調(diào)試較復(fù)雜，多用于精度要求高的場合。閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝有機床移動部件上的檢測反饋元件來檢測實際位移量。開環(huán)控制系統(tǒng)主要由步進電動機驅(qū)動。開環(huán)控制系統(tǒng)中，沒有反饋電路，不帶檢測裝置，指令信號是單方向傳送的。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)碼顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息。根據(jù)機床要求采用8位微機，由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，具有很高的性能價格比等特性，決定采用MCS—51系列的8031單片機擴展系統(tǒng)。字長不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運算的精度。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用的微機直接相關(guān)。微機數(shù)控系統(tǒng)由CPU、存儲器擴展電路I/O接口電路，伺服電極驅(qū)動電路、檢測電路等幾部分組成。（3） 系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)的選擇由于改造的經(jīng)濟型數(shù)控銑床應(yīng)具有定位，直線控制順逆圓插補、暫停、循環(huán)加工、刀具補償?shù)裙δ埽蕬?yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？刹捎妙A(yù)緊的方法提高系統(tǒng)剛度。（2）盡量消除傳動間隙，例如采用消除齒輪（3）提高系統(tǒng)剛度。（1）盡量采用低摩擦的傳動和導(dǎo)向元件。（2） 執(zhí)行機構(gòu)傳動方式的確定為確保數(shù)控系統(tǒng)中的傳動精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計機械傳動裝置時，通常提出低摩擦，低慣量、高精度、無間隙、高諧振以及有適宜阻尼比的要求。數(shù)控銑床屬于此種運動方式。具備這種控制能力的數(shù)控機床可以加工各種外形輪廓復(fù)雜零件。在刀具沿坐標(biāo)軸移動時還能根據(jù)切削用量控制位移的速度，由于點位和點位/直線控制系統(tǒng)相岔無幾，保證定位精度。如果工件相對于刀具移動過程中不進行切削工件，這種系統(tǒng)叫點動/直線控制系統(tǒng)。 總體方案設(shè)計論證與確定機床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定應(yīng)包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)運動方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇、執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動方式的確定，計算機系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。④滾珠絲杠價格較高，也必然要增加改造費用。②普通絲杠的摩擦力雖大，但與切削力和導(dǎo)軌副阻力相比則很小，而且可以通過選用較大電動機予以補償。這些因素包括以下幾方面。滾珠絲杠的傳動效率高，無爬行，預(yù)緊后可消除反向間隙，精度高，因而在改造中得到了廣泛的使用。同步齒形帶傳動是一種新型的帶傳動，其利用同步帶的齒形與帶輪的輪齒傳遞運動，無相對滑移，無噪聲，無需潤滑，傳動精度和效率高，因此在中、小傳動功率場合得到了廣泛的應(yīng)用。通常采用齒輪傳動或同步齒形帶傳動機構(gòu)。進給箱部分的改造就是要取消原齒輪箱，換為具有消隙裝置的一級減速機構(gòu)傳動副，以減小傳動間隙，提高精度。(2)進給箱普通機床的進給箱為齒輪箱。這種方法實現(xiàn)比較方便，費用低，動、靜摩擦因數(shù)相差小，耐磨性和抗咬傷力強，具有良好的自潤滑性和抗振性，進給運動無爬行，運動平穩(wěn)，因而得到了廣泛采用。而將導(dǎo)軌改造為滾動導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌工藝復(fù)雜，費普用大，周期長。采用開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)控制的自動無級變速。但是主軸改為閉環(huán)驅(qū)動方式的成本太高，因此，除有特殊要求，通常主軸傳動鏈保留不變，主軸箱內(nèi)的變速機構(gòu)也不改動，原電氣系統(tǒng)不動。（2）主傳動的數(shù)控改造許多機床在數(shù)控改造時，主傳動部分不作太大的變動，這是因為機床改造的功能通常要求不高，盡管原機床的普通交流異步電動機開環(huán)驅(qū)動方式在電網(wǎng)電壓或切削力矩變化時，電動機轉(zhuǎn)速會隨之波動，影響零件加工表面的粗糙度。（1）主要機械部件改造一臺新的數(shù)控機床，在設(shè)計上要達到有高的靜態(tài)、動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦因數(shù)小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。(5)改造完成后的驗收一般驗收要做以下工作：外觀檢查、機床及系統(tǒng)的各種功能檢測、機床精度檢測(定位精度、重復(fù)定位精度等)、機床的負荷實驗、標(biāo)準(zhǔn)試件的切削、典型零件的加工等。同時要做好對改造機床機械及電氣部分的準(zhǔn)備工作，如數(shù)控系統(tǒng)及相應(yīng)配置的準(zhǔn)備、機械改造件(傳動箱連接件、滾珠絲桿等)的準(zhǔn)備。如主軸精度的恢復(fù)、機床導(dǎo)軌精度的恢復(fù)(平行度、垂直度等)，以提高傳動精度和效率。(3)改造前的準(zhǔn)備工作技術(shù)改造方案確定以后，應(yīng)對機床進行檢測，若機床精度低，就必須對機床本身的精度進行恢復(fù)。⑥機床改造的技術(shù)勞務(wù)費用。④機床輔助系統(tǒng)(主軸系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等)的維修及保養(yǎng)。②機床本身固有幾何精度的修復(fù)及保養(yǎng)。上述兩項的確定，最好綜合考慮，因為投入的改造費用主要與以下幾點有關(guān)。(2)確定改造的技術(shù)方案設(shè)備選擇確定后，就要制定、落實明確的技術(shù)改造方案。以判斷該設(shè)備是否具有改造價值，改造后能不能滿足需求，改造成功的可能性等，這些都與設(shè)備的選擇密切相關(guān)，所以選型是設(shè)備改造的首要環(huán)節(jié)，應(yīng)重點考慮幾個主要參數(shù)：設(shè)備的型號規(guī)格、生產(chǎn)廠家及國別、投產(chǎn)時間、目前運行狀況、剩余價值(機械、電氣)、改造后可能達到的預(yù)期效果。一般來說；不超過同類規(guī)格設(shè)備價格的一半，在經(jīng)濟上就算合適。由于經(jīng)濟上的考慮，目前通常采用步進電動機驅(qū)動的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)進行機床改造。一方面是維修和改動原機床部分，更換已磨損的部件；另一方面是更換原機床控制柜，用新的數(shù)控系統(tǒng)和強電裝置代替。因此，基礎(chǔ)件剛性不好的機床不適宜改造為數(shù)控機床。高的定位精度和輪廓加工精度要求機床的基礎(chǔ)件具有很高的動、靜剛度。改造的機床應(yīng)具備如下幾個條件。所以，車床的動作包括連續(xù)動作和開關(guān)動作。車床還有一些輔助運動，如：主軸的正反轉(zhuǎn)與停止﹑冷卻泵的啟動與停止等運動。上述三種基本形狀的圖形都要求車刀刀尖走出二種基本的軌跡，即直線和圓弧。由于工件只隨主軸旋轉(zhuǎn)，所以在車床上加工零件的基本形狀是一個繞主軸( Z軸)的回轉(zhuǎn)體。車刀固定在走刀架上,隨刀架一起沿車床的縱軸(Z軸)和橫軸(X軸)移動。刀架是數(shù)控車床的重要部件，對車床的整體布局影響很大，兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床一般采用10工位的回轉(zhuǎn)刀盤。進給系統(tǒng)中沒有走刀箱、溜板箱和掛輪架，直接用伺服電機通過滾珠絲杠副驅(qū)動溜板和刀架進給，大大簡化了進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，傳動鏈路線短，剛性好,加工精度高。通常數(shù)控車床由床身、主軸箱、刀架、進給系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等幾部分組成,其結(jié)構(gòu)特點主要體現(xiàn)在進給系統(tǒng)、刀架等方面。PLC控制就是實現(xiàn)上述功能的功能模塊。CNC系統(tǒng)對機床的控制分為對各坐標(biāo)軸的速度和位置的“軌跡控制”和對機床動作的“順序控制”或稱“邏輯控制”。該程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期ΔT定時運行，它將由各種線形（直線、圓弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進給速度F，實時計算出各個進給軸在ΔT內(nèi)的位移指令（ΔXΔY1…），并送給進給伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)成形運動。刀補處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的處理程序。它主要包括：X、Y、Z等坐標(biāo)值，進給速度，主軸轉(zhuǎn)速，G代碼，M代碼，刀具號，子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程如圖22所示。其工作過程是：首先將刀具與工件的相對運動軌跡、加工過程中主軸速度和進給速度的變換、冷卻液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，按規(guī)定的代碼和格式編加工程序，然后將該程序送入數(shù)控系統(tǒng)。如采用自動車床、仿形車床和仿形銑床加工，也能達到對加工過程實現(xiàn)自動控制的目的，但控制方式是通過預(yù)先配置的凸輪、擋塊及靠模來實現(xiàn)的。用普通機床加工零件時，工步的安排、機床運動的先后次序、走刀路線及有關(guān)切削參數(shù)的選擇等，都由操作者自行確定，而且用手工方式來進行控制。數(shù)控機床的組成相對普通機床有以下幾個特點：由于大多數(shù)控機床采用高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，因此它的機械傳動結(jié)構(gòu)得到簡化，傳動鏈較短；為適應(yīng)數(shù)控機床連續(xù)自動化加工，它的機械結(jié)構(gòu)具有較高的動態(tài)剛度、阻尼精度及耐磨性，熱變形??；更多采用高效傳動部件，如滾珠絲杠副等；不少還采用刀庫和自動換刀裝置以提高工作效率。它們共同完成以下任務(wù)：接受CNC的M、S、T指令，對其進行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)控制信號，控制輔助裝置完成機床相應(yīng)的開關(guān)動作；接受操作面板和機床傳送來的I／O信號，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。PLC用于進行與邏輯運算、順序動作有關(guān)的I／O控制，它由硬件和軟件組成。此外，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般可利用通信方式進行信息交換?？刂平橘|(zhì)是人與機床建立聯(lián)系的介質(zhì)。操作面板，是操作人員與數(shù)控機床（系統(tǒng)）進行信息交互的工具，主要由按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列和顯示器等部分組成。測量裝置是實現(xiàn)主軸控制、進給速度閉環(huán)控制和進給位置閉環(huán)控制的必要裝置。其根據(jù)輸入的零件加工程序或操作命令進行相應(yīng)的處理，輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件，完成零件加工程序或操作所要求的工作。2 數(shù)控車床實驗臺的性能要求數(shù)控機床的組成如圖21所示。MCS51 單片機在片內(nèi)存儲器容量、I/O的功能以及指令系統(tǒng)功能等方面都大大地得到加強，特別適用于實時控制、智能儀表、主從結(jié)構(gòu)的多機系統(tǒng)領(lǐng)域，是控制領(lǐng)域中最理想的8位機。單片微型計算機簡稱單片機，是將計算機的基本部件微型化，使之集成為一塊芯片的微機。同時大部分數(shù)控機床配套產(chǎn)品已能國內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過60%。自“七五”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上（包括核心技術(shù)），已達到國際先進水平。數(shù)控機床新開發(fā)品種300多個，已有一定的覆蓋面。我國對數(shù)控系統(tǒng)的研究開發(fā)始于50年代，但真正得到發(fā)展是從80年代開始，經(jīng)歷了“六五”、“七五”期間的消化吸收引進技術(shù)，“八五”期間科技攻關(guān)開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)數(shù)控系統(tǒng)兩個階段，已為數(shù)控機床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好的基礎(chǔ)。FMC和FMS被認為是實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)CIMS的基礎(chǔ)。20多年來，微處理器數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，這就是第五代數(shù)字控制（MNC），后來將MNC也統(tǒng)稱為CNC。1970年前后，美國英特爾公司開發(fā)和使用了微處理器。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，小型計算機開始取代專用控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)（NC），數(shù)控的許多功能由軟件程序?qū)崿F(xiàn)。以上三代，都是采用專用控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)（NC）。1960年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路。1959年3月，由美國克耐1952年，美國麻省理工學(xué)院研制出的三坐標(biāo)聯(lián)動、利用脈沖乘法器原理的試驗性數(shù)字控制系統(tǒng)是數(shù)控機床的第一代。最早采用數(shù)字控制技術(shù)進行機械加工的想法，是在20世紀(jì)40年代初提出的。盡管這種初期數(shù)控機床采用電子