畢業(yè)論文CA6140普通車床數控化改造設計說明

1、 . PAGE29 / NUMPAGES29目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc282081884第一章 設計任務5HYPERLINK l _Toc2820818851.1題目：5HYPERLINK l _Toc2820818861.2 任務5HYPERLINK l _Toc282081887第二章 總體方案的確定6HYPERLINK l _Toc282081888第三章 機械系統的改造設計方案7HYPERLINK l _Toc2820818893.1主軸系統的改造方案7HYPERLINK l _Toc2820818903.2安裝電動卡盤7HYPERLINK

2、 l _Toc2820818913.3換裝自動回轉刀架8HYPERLINK l _Toc2820818923.4螺紋編碼器的安裝方案8HYPERLINK l _Toc2820818933.5進給系統的改造與設計方案9HYPERLINK l _Toc282081894第四章 進給傳動部件的計算和選型10HYPERLINK l _Toc2820818954.1脈沖當量的確定10HYPERLINK l _Toc2820818964.2切削力的計算10HYPERLINK l _Toc2820818974.3滾珠絲杠螺母副的計算和選型11HYPERLINK l _Toc2820818984.4同步帶減速

3、箱的設計12HYPERLINK l _Toc2820818994.5步進電動機的計算與選型 PAGEREF _Toc282081899 h 12HYPERLINK l _Toc2820819004.6同步帶傳遞效率的校核 PAGEREF _Toc282081900 h 18HYPERLINK l _Toc282081901第五章 繪制進給傳動機構的裝配圖 PAGEREF _Toc282081901 h 19HYPERLINK l _Toc282081902第六章 控制系統硬件電路設計21HYPERLINK l _Toc282081903第七章 步進電動機驅動電源的選用22HYPERLINK l

4、 _Toc282081904第八章容總結29HYPERLINK l _Toc282081905參考文獻30摘 要我國目前機床總量為380萬余臺，而其中數控機床總數只有11.34萬臺，這說明我國機床數控化率不到3%。我們大多數制造業(yè)和企業(yè)的生產、加工設備大多數是傳統機床，而且半數以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種機床加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、成本高等缺點，因此這些產品在國際、國市場上缺乏競爭了，這直接影響了企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須提高機床的數控化率。對于我國的實際情況，大批量的購置數控機床是不現實也是不經濟的，只有對現有的機床進行數控改造。數控改造相對于購置數控機床來說，能充分

5、發(fā)揮設備的潛力，改造后的機床比傳統機床有很多突出優(yōu)點，由于數控機床的計算機有很高的運算能力，可以準確的計算出每個坐標軸的運動量，加工出較復雜的曲線和曲面。其計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記憶和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可以實現另一工件的加工，從而實現“柔性自動化”。改造后的機床不象購買新機那樣，要重新了解機床操作和維修，也不了解能否滿足加工要求。改造可以精確計算出機床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，操作和維修方面培訓時間短，見效快。另外，數控改造可以充分利用現有地基，不必像購入新機那樣需要重新構筑

6、地基，還可以根據技術革新的發(fā)展速度，與時地提高生產設備的自動化水平和檔次，將機床改造成當今水平的機床。數控技術改造機床是以微電子技術和傳統技術相結合為基礎，不但技術上具有先進性，同時在應用上比其他傳統的自動化改造方案有較大的通用性和可用性，且投入費用低，用戶承擔得起。由于自投入使用以來取得了顯著的技術經濟效益，已成為我國設備技術改造中主要方向之一，也為我國傳統機械制造技術朝機電一體化技術方向過渡的主要容之一。第一章 設計任務1.1題目：CA6140普通車床數控化改造設計1.2 任務將一臺CA6140普通車床改造成經濟型數控車床。主要技術指標如下：床身上最大加工直徑;最大加工長度；X方向（橫向）

7、的脈沖當量，Z方向（縱向）；X方向最快移動速度，Z方向為；X方向最快工進速度，Z方向為；X方向定位精度，Z方向；可以車削柱面、平面、錐面與球面等；安裝螺紋編碼器，可以車削公/英制的直螺紋與錐螺紋，最大導程；安裝四工位立式電動刀架，系統控制自動選刀；自動控制主軸的正轉、反轉與停止，并可輸出主軸有級變速與無級變速信號；自動控制冷卻泵的啟/停;安裝電動卡盤，系統控制工件的夾緊與松開；縱、橫向安裝限位開關；數控系統可與PC機串行通信；顯示界面采用LED數碼管，編程采用ISO數控代碼。第二章 總體方案的確定總體方案應考慮車床數控系統的運動方式、進給伺服系統的類型、數控系統CPU的選擇，以與進給傳動方式和

8、執(zhí)行機構的選擇等。普通車床數控化改造后應具有單坐標定位，兩坐標直線插補、圓弧插補以與螺紋插補的功能。因此，數控系統應設計成連續(xù)控制型。普通車床經數控化改造后屬于經濟型數控機床，在保證一定加工精度的前提下，應結構簡化，降低成本。因此，進給伺服系統采用步進電動機的開環(huán)控制系統。根據技術指標中的最大加工尺寸、最高控制速度，以與數控系統的經濟性要求，決定選用MCS-51系列的8位單片機作為數控系統的CPU。MCS-51系列8位機具有功能多、速度快、抗干擾能力強、性/價比高等優(yōu)點。根據系統的功能要求，需要擴展程序存儲器、數據存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉換電路、串行接口電路等，還要選擇

9、步進電動機的驅動電源以與主軸電動機的交流變頻器等。為了達到技術指標中的速度和精度要求，縱、橫向的進給傳動應選用摩擦力小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動間隙提高傳動剛度，滾珠絲杠的螺母應有預緊機構等。計算選擇步進電動機，為了圓整脈沖當量，可能需要減速齒輪副，且應有消間隙機構。 選擇四工位自動回轉刀架與電動卡盤，選擇螺紋編碼器等。機械系統的改造設計方案3.1主軸系統的改造方案對普通機床進行數控化改造時，一般可保留原有的主傳動機構和變速操縱機構，這樣可以減少機械改造的工作量。主軸的正轉、反轉和停止可由數控系統來控制。 若要提高車床的自動化程度，需要在加工中自動變換轉速，可用24速的多速電動

10、機代替原有的單速主電動機；當多速電動機仍不能滿足要求時，可用交流變頻器來控制主軸電動機，以實現無級變速（工廠使用情況表明，使用變頻器時，若工作頻率低于，原來的電動機可以不更換，但所選變頻器的功率應比電動機大）。 改造C6140車床時，若采用有級變速，可選用超力生產的YD系列變級多速三相異步電動機，實現檔變速；若采用無級變速，應加裝交流變頻器，推薦型號為：F100-G0075T3B,適配電動機，生產廠家為惠豐電子。3.2安裝電動卡盤為了提高加工效率，工件的夾緊與松開采用電動卡盤，選用呼和浩特附件總廠生產的KD11250型電動三爪自定心卡盤?？ūP的夾緊與松開由數控系。3.3換裝自動回轉刀架為了提高

11、加工精度，實現一次裝夾完成多道工序，將車床原有的手動刀架換成自動回轉刀架，選用市宏達機床數控設備生產的LD4B-CK6140型四工位立式電動刀架。實現自動換刀需要配置相應的電路，由數控系統完成。3.4螺紋編碼器的安裝方案螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。數控車床加工螺紋時，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，作為車床主軸信號的反饋元件，它與車床主軸同步。改造后的車床能夠加工的最大螺紋導程是，Z向的進給脈沖當量是，所以螺紋編碼器每轉一轉輸出的脈沖數應不少于?？紤]到編碼器的輸出有相位差的A、B相信號，可用A、B異或后獲得個脈沖（一轉），這樣編碼器的線數可降到線（A、B信號）。另外，為了重復車削同一螺旋槽時

12、不亂扣，編碼器還需要輸出每轉一個的零位脈沖Z?；谏鲜鲆?，選擇螺紋編碼器的型號為：ZLF-1200Z-05VO-15-CT。電源電壓+5V，每轉輸出個A/B脈沖與1個Z脈沖，信號為電壓輸出，軸頭直徑，生產廠家為光機數顯技術。螺紋編碼器通常有兩種安裝形式：同軸安裝和異軸安裝。同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式結構簡單，但它堵住了主軸的通孔。異軸安裝是指將編碼器安裝在床頭箱的的后端，一般盡量裝在與主軸同步旋轉的輸出軸，如果找不到同步軸，可將編碼器通過一對傳動比為的同步齒形帶與主軸連接起來。需要注意的是，編碼器的軸頭與安裝軸之間必須采用無間隙柔性連接，且車床組、主軸的最高

13、轉速不允許超過編碼器的最高許用轉速。3.5進給系統的改造與設計方案拆除掛輪架所有齒輪，在此主軸的同步軸，安裝螺紋編碼器。拆除進給箱總成，在此位置安裝縱向進給步進電動機與同步帶減速箱總成。拆除溜板箱總成與快走刀的齒輪齒條，在縱溜板的下面安裝縱向滾珠絲杠的的螺母座與螺母座托架。拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四工位立式刀架。拆除橫溜板下的滑動絲桿螺母副，將滑動絲桿靠刻度盤一段（長，見圖一）鋸斷保留，拆掉刻度盤上的手柄，保留刻度盤附近的兩個推力軸承，換上滾珠絲杠副。將橫向進給步進電動機通過法蘭安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯。拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支

14、承。改造后的橫向、縱向進給傳動系統分別見附圖一和附圖二。第四節(jié) 進給傳動部件的計算和選型縱、橫向進給傳動部件的計算和選型主要包括：確定脈沖當量、計算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、設計減速箱、選擇步進電動機等。4.1脈沖當量的確定根據設計任務要求，X方向（橫向）的脈沖當量為，Z方向（縱向）為。4.2切削力的計算（1）縱向切削力算設工件為碳素結構鋼，；選用刀具材料為硬質合金YT15；刀具幾何參數為：主偏角，前角，刃傾角；切削用量為：背吃刀量，進給量，切削速度。查表得：，；主偏角的修正系數；刃傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數值均為。由經驗公式：，算得主切削力;由經驗公式：，算得縱向進給切削力,背向力

15、。（2）橫向切削力計算橫向主切削力為縱向的一半，所以橫向主切削力由經驗公式,求得橫向進給切削力，背向力。4.3滾珠絲杠螺母副的計算和選型1.縱向：(1) 工作載荷的計算已知移動部件總重量；車削力，。根據，的對應關系，可得：，。 選用矩形-三角形組合滑動導軌，查表，取，代入,得工作載荷.(2) 最大動載荷的計算 設本車床Z向在承受最大切削力條件下最快的進給速度，初選絲杠基本導程，則此時絲杠轉速。取滾珠絲杠的使用壽命，代入,得絲杠壽命系數。查表，取載荷系數，再取硬度系數，代入式，求得最大動載荷。(3) 初選型號 根據計算出的最大動載荷，查表，選擇啟東潤澤機床附件生產的FL4006型滾珠絲杠副。其公

16、稱直徑為，基本導程為，雙螺母滾珠總圈數為，精度等級取4級，額定動載荷為，滿足要求。(4) 傳動效率的計算將公稱直徑，基本導程，代入，得絲杠螺旋升角。將摩擦角，代入，得傳動效率。(5) 剛度的驗算 1） 縱向滾珠絲杠的支承，采取一端軸向固定，一端簡支的方式，見圖二。固定端采取一對推力角接觸軸承，面對面組配。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為；鋼的彈性模量；查表得滾珠直徑，算得絲杠底徑公稱直徑滾珠直徑。忽略式中的第二項，算得絲杠在工作載荷作用下產生的變形量。2）根據公式，求得單圈滾珠數目,該型號絲杠為雙螺母，滾珠總圈數為，則滾珠總數量。滾珠絲杠預緊時，取軸向預緊力。則由式,求得滾珠與螺紋

17、滾道間的接觸變形量。因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載的，所以實際變形量可減小一半，取。3）將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對應跨度）。由表知，4級精度滾珠絲杠任意軸向行程行程的變動量允許，而對于跨度為的滾珠絲杠，總的變形量只有，可見絲杠剛度足夠。(6) 壓桿穩(wěn)定性校核根據式計算失穩(wěn)時的臨界載荷。查表取支承系數；由絲杠底徑，求得截面積慣性矩；壓桿穩(wěn)定安全系數取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動螺母至軸向固定處的距離取最大值。代入式，得臨界載荷,遠大于工作載荷，故絲杠不會失穩(wěn)。綜上所述初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。4.4同步帶減速箱的設計為了滿足脈沖當量的設計要求和增大轉矩，同時也為了使傳動系統的

18、負載慣量盡可能地減小，傳動鏈中常采用減速傳動。C6140車床縱向減速箱選用同步帶傳動。設計同步帶減速箱需要的原始數據有：帶傳動的功率；主動輪轉速和傳動比；傳動系統的位置和工作條件等。根據改造經驗，C6140車床縱向步進電動機的最大靜轉矩通常在之間選擇。初選電動機型號為130BYG5501,五相混合式，最大靜轉矩，十拍驅動時步距角為。傳動比的確定已知電動機的步距角，脈沖當量，滾珠絲杠導程，代入式算得傳動比主動輪最高轉速 由縱向床鞍的最快移動速度，得出主動輪的最高轉速。確定帶的設計功率 預選的步進電動機在轉速為時，對應的步進脈沖頻率為。當脈沖頻率為時，電動機的輸出轉矩約為，對應的輸出功率為。取，,

19、代入式，得出.選擇帶型和節(jié)距 根據帶的設計功率和主動輪最高轉速，選取同步帶的型號為L型節(jié)距。確定小帶輪齒數和小帶輪節(jié)圓直徑 取，則小帶輪節(jié)圓直徑。當達到最高轉速時，同步帶速度為，沒有超過L型帶的極限速度。確定大帶輪齒數和大帶輪節(jié)圓直徑 大帶輪齒數，節(jié)圓直徑。初選中心距、帶的節(jié)線長度、帶的齒數 初選中心距，圓整后取。則帶的節(jié)線長度為。查表選取標準節(jié)線長度，相應齒數。計算實際中心距 實際中心距。校驗帶與小帶輪的的嚙合齒數，嚙合齒數比6大，滿足要求。此處表示取整。計算基準額定功率 所選型號同步帶在基準寬度下所允許傳遞的額定功率：，式中 表示帶寬為時的許用工作壓力，查表得；表示帶寬為時的單位長度的質量

20、，查表得；表示同步帶的帶速，由上述（5）知。代入式子算得.確定實際所需同步帶寬度，式中表示選定型號的基準寬度，查表得；表示小帶輪嚙合齒數系數，查表得。由上式算得，再根據表選取標準帶寬。帶的工作能力驗算根據式，計算同步帶額定功率的精確值：式中 為齒寬系數：。經計算得,而,滿足。因此，帶的工作能力合格。4.5步進電動機的計算與選型計算加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量已知：滾珠絲杠的公稱直徑，總長（帶接桿），導程，材料密度；縱向移動部件總重量；同步帶減速箱大帶輪寬度，節(jié)徑，孔徑，輪轂外徑，寬度；小帶輪寬度，節(jié)徑，孔徑，輪轂外徑，寬度；傳動比。將上述數據代入公式，可得出：滾珠絲杠的轉動慣量；床鞍折算到

21、絲杠上的轉動慣量；小帶輪的轉動慣量，大帶輪的轉動慣量。在設計減速箱時，初選的縱向步進電動機型號為130BYG5501，查表得該型號電動機轉子的轉動慣量。則加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量為：。計算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩分快速空載起動和承受最大工作負載兩種情況進行計算?？焖倏蛰d啟動時電動機轉軸所承受的負載轉矩由式，可知包括三部分：快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩、移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩、滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，根據式可知，相對于和很小，可以忽略不計。則有： （4-1）根據式，考慮縱向傳動鏈的總效率，

22、計算快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩： （4-2）式中 表示對應縱向空載最快移動速度的步進電動機最高轉速，單位為；表示步進電動機由靜止到加速至轉速所需的時間，單位為。其中： （4-3） 式中 表示縱向空載最快移動速度，任務書指定為；表示縱向步進電動機步距角。為；表示縱向脈沖當量，為。將以上各值帶入式（4-3），算得。設表示步進電動機由靜止到加速至轉速所需時間，縱向傳動鏈總效率；則由式（4-2）求得：，由式可知，移動部件運動時，折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩為： （4-4）式中 表示導軌的摩擦因數，滑動導軌??；表示垂直方向的工作載荷，空載時??；表示縱向傳動鏈總效率，取。則由式（4-4

23、）得：，最后由式（4-1），求得快速空載起動時電動機轉軸所承受的負載轉矩為： (4-5)最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩由式可知，包括三部分：折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩、移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩、滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩。相對于和很小，可以忽略不計。則有： （4-6）其中，折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩由式計算，本例中在對滾珠絲杠進行計算的時候，已知進給方向的最大工作載荷,則有：再由式計算承受最大工作負載（）情況下，移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩:最后由式（4-6），求得最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承的負載轉矩：

24、 （4-7）經上述計算后，得到加在步進電動機轉軸上的最大等效負載轉矩： （4-7）步進電動機最大靜轉矩的選定考慮到步進電動機采用的是開環(huán)控制，當電網電壓降低時，其輸出轉矩會下降，可能造成丟布，甚至堵轉。因此，根據來選擇步進電動機的最大靜轉矩時，需要考慮安全系數。本例中取安全系數，則步進電動機的最大靜轉矩應滿足： （4-8）對于前面預選的130BYG5501型步進電動機，查表可知，其最大靜轉矩，可見完全滿足式（4-8）要求。步進電動機的性能校核1）最大工進速度時電動機輸出轉矩校核任務書給定縱向最快工進速度，脈沖當量，由式求出電動機對應的運行頻率。在此頻率下，電動機的輸出轉矩，遠遠大于最大工作負載

25、轉矩，滿足要求。2）最快空載移動時電動機輸出轉矩校核任務書給定縱向最快空載移動速度，由式，求出電動機對應的運行頻率。查表得，此頻率下，電動機的輸出轉矩，大于快速空載起動時負載轉矩，滿足要求。3）最快空載移動時電動機運行頻率校核最快空載移動速度，對應的電動機運行頻率。查表可知130BYG550的極限運行頻率為，可見沒有超出上限。4）起動頻率的計算已知電動機轉軸上的總轉動慣量，電動機轉子自身的轉動慣量，查表可知電動機轉軸不帶任何負載時最高空載起動頻率。由式，可以求出步進電動機克服慣性負載的起動頻率為：，上式說明，要想保證步進電動機起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于。實際上，在采用軟件升降頻

26、率時，起動頻率選得很低，通常只有(即)。綜上所述，縱向進給系統選用130BYG550步進電動機，可以滿足要求。4.6同步帶傳遞效率的校核分兩種工作情況，分別進行校核?？焖倏蛰d起動 電動機從靜止到加速至，由式（4-5）可知，同步帶傳遞的負載轉矩，傳遞的功率為。最大工作負載、最快工進速度由式（4-7）可知，帶需要傳遞的最大工作負載轉矩，任務書給定最快工進速度，對應電動機轉速。傳遞的功率為?？梢?，兩種情況下同步帶傳遞的負載功率均小于帶的額定功率。因此，選擇的同步帶功率合格。第五節(jié) 繪制進給傳動機構的裝配圖在完成滾珠絲杠螺母副和步進電機的計算選型后可以著手繪制進給伺服系統的機械裝配圖。在繪制機械裝配圖

27、時，還應認真的考慮與具體結構設計有關的一些問題。了解原機床的詳細結構，從有關資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結構尺寸。根據載荷特點和支承形式確定絲杠兩端支承軸承的型號，軸承座的結構以與軸承預緊和調節(jié)方式，確定齒輪軸支承軸承的型號?？紤]各部件之間的定位、聯接和調整方法。箱上的聯接與定位等?？紤]密封、防護、潤滑以與安全機構等問題。在進行各零部件結構設計時，應注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調試和拆卸的方便。第六節(jié) 控制系統硬件電路設計根據任務書的要求，設計控制系統的硬件電路時主要考慮以下功能：接收鍵盤數據，控制LED顯示；接收操作面板的開關與按鈕信號；接收車床限位開關信號；

28、接收螺紋編碼器信號；接收電動卡盤夾緊信號與電動刀架刀位信號；控制X、Z向步進電動機的驅動器；控制主軸正轉、反轉與停止；控制多速電動機，實現主軸有級變速；控制交流變頻器，實現主軸無級變速；10） 控制切削液泵起動停止；11） 控制電動卡盤的夾緊與松開；12） 控制電動刀架的自動選刀；13） 與PC機的串行通信。圖（2）為控制系統的原理框圖。CPU選用ATMEL公司的8位單片機AT89S52；由于AT89S52本身資源有限，所以擴展了一片EPROM芯片W27C512用做程序存儲器，存放系統底層程序；擴展了一片SRAM芯片6264用做數據存儲器，存放用戶程序；鍵盤與LED顯示采用8279來管理；輸入

29、輸出口的擴展選用了并行接口8255芯片，一些進出的信號均做了隔離放大；模擬電壓的輸出借助于DAC0832;與PC機的串行通信經過MAX233芯片。數控系統的操作面板布置如圖（1）所示。面板設置了48個微動按鈕，三個船形開關，一只急停按鈕，顯示器包括1組數碼管和7只發(fā)光二極管。第七節(jié) 步進電動機驅動電源的選用本例中X向步進電動機的型號為110BYG5802,Z向步進電動機的型號為30BYG5501。兩種電動機除了外形尺寸、步距角和輸出轉矩不同外，電氣參數基本一樣，均為5相混合式，5線輸出，電動機供電電壓，電流5安。這樣，兩臺電動機的驅動電源可用同一型號。在此，選擇科林數控科技XX公司生產的五相混

30、合式調頻調壓型步進驅動器，型號為BD5A?，F在很多企業(yè)為了生存和發(fā)展，不斷地提高機床的數控化率是必要的。需要進行數控改造的設備一般包括傳統機床與近期從國外引進，因存在問題而不能投產的機床設備和生產線。我們高新重型機床，在機床數字化控制和改造方面有獨特的心得和實際經驗。在普通機床恢復精度改造成高效的數控機床方面做了大量的工作?，F為了更好的服務客戶，我們總結了有關機床數控改造的知識供大家參考。一、數控改造的容機床與生產線的數控改造主要容有：(1)恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；(2) NC化，在普通機床上加數顯裝置或加數控系統；(3)翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機

31、械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不能滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；(4)技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(chuàng)新。二、數控系統發(fā)展的趨勢l向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數控系統生產廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯網通信等問題，由原有的系統承擔數控任務PC機所具有的友好的人機界面，將普與到所有的數控系統。在遠程通信、遠程診斷和維修的應用將更加普遍。2向高速化和高精度化發(fā)

32、展三、數控系統的選擇1開環(huán)系統該系統的伺服驅動裝置是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。這種系統不需要位置和速度反饋，位移精度主要決定于步進電機的角位移精度和齒輪絲杠等傳動元件的精度，所以位移精度低。但系統結構簡單、調試維修方便、工作可靠、成本低、易改裝成功。2閉環(huán)系統該系統由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置信號反饋給計算機，與給定值進行比較，將兩者的差值放大并變換，驅動執(zhí)行機構，以消除偏差。此系統復雜、成本高、對環(huán)境溫度要求嚴。但系統精度高、速度快、功率大?？筛鶕a品技術要求，決定是否采用。3半閉環(huán)系統半閉環(huán)系統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

33、統環(huán)路的部分元件的誤差，因此，其精度比閉環(huán)系統的精度低，但是其結構與調試都較閉環(huán)系統簡單。當前生產數控系統的公司與廠家比較多，國外的如德國西門子公司、日本發(fā)那科公司；國的如中國珠峰公司、航天機床數控系統集團公司、華中數控公司和高檔數控國家工程研究中心等。選擇數控系統時主要是根據數控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求來確定。四、機床數控改造主要步驟1改造方案的確定(1)機械修理與電氣改造相結合。一般來說，需進行電氣改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理的要求、圍和容；也要確定因電氣改造而需進行機械結構改造的要求和容；還要確定電氣改造與機械修理、改造之間的交錯時間要求。機械性

34、能的完好是電氣改造成功的基礎。(2)先易后難、先局部后全局。確定改造步驟時，應把整個電氣部分改造分成若干個子系統進行，待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作。在每個子系統工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，使人的注意力能集中到關鍵地方。(3)根據使用條件選擇系統。針對改造對象確定它的環(huán)境和條件，這對選擇電氣系統的防護、抗干擾、自冷卻與空氣過濾等性能可提供正確的依據。電氣系統選擇時還必須考慮成熟產品，它們性能應合理實用、有備件可提供維修支持、功能可滿足當前和今后若干年的發(fā)展要求等。(4)落實參與改造的人員和責任。(5)改造圍與周期的確定。2改造的技術準

35、備(1)機械部分準備。為配合電氣改造的機械大修工作應先期完成。同時對需拆、改和加工的部分等應事先規(guī)劃，要與整個改造工作銜接得當。(2)新系統電氣資料消化。(3)新舊系統接口的轉換設計。根據每臺設備改造圍不同，需事先設計接口部分轉換，若全部改造的，應設計機電轉換接口、操作面板控制與配置、互聯部分接點、參數測量點、維修位置等。要求操作與維修方便合理、線路走向通順、中小連接點少、強弱電干擾最小、備有適當裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數模轉換等，必要時需自行制作轉換接口。3改造的實施(1)原機床的全面保養(yǎng)。原機床經長期使用后，需要進行全面保養(yǎng)。其次，應

36、對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，并記錄在案。這樣既可對改造工作起指導參考作用，又可在改造結束時作對比分析用。(2)保留的電氣部分最佳化調整。若對電氣系統作局部改造，則應對保留電氣部分進行保養(yǎng)和最佳化調整，如強電部分的零件更換、電機的保養(yǎng)、變壓器的烘干絕緣、污染的清潔、通風冷卻裝置的清洗、伺服驅動裝置的最佳化調整、老化電線電纜的更新、連接件的緊固等。只有對保留的電氣部分做好過細的最佳化調整，才能保證改造后的機床有較低的故障率。(3)原系統拆除。原系統的拆除必須對照原圖紙仔細進行，與時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆。在拆的過程中也會發(fā)現一些新系統設計中的欠缺之處，應與時補充與修正。拆下的系統要妥善保管，以備萬一改造不成功時恢復使用。還有一定使用價值的，可作備件。4驗收與后期工作(1)機床機械性能驗收。機床的各項機械性能應達到要求，幾何精度應在規(guī)定的圍。(2)電氣控制功能和控制精度驗收。電氣控制的各項功能必須達到動作正常、靈敏可靠?？刂凭葢孟到y本身的功能（如步進尺寸等）與標準計量器具（如激光干涉儀、坐標測量儀等）對照檢查，達到精度圍之。同時還應與改造前機床的各項功能和精度作出對比，獲得量化的指標差。(3)試件切削驗收?？梢詤⒄諊庥嘘P數控機床切削試件標準，在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削。試件切削可驗收機床剛度、切削力、噪聲、運動軌跡、關聯動作等，一般不宜采用