机床数控化改造

摘要 (1)

前言 (2)

1. 机床数控化改造的任务 (3)

2. 机床数控改造的基本要求 (3)

3. 机床数控改造的一般步骤 (5)

4.机床数控改造的总体方案 (6)

4. 1 机床数控改造总体方案设计的依据 (6)

4. 2 机床数控改造的工艺分析 (7)

4. 3 机床数控改造的总体方案 (8)

4. 4 机床数控改造主要参数确定 (8)

5. 机床进给系统的改造设计 (9)

5. 1 进给系统的组成 (9)

5. 2 机床进给系统的参数选择和计算 (10)

5. 3 进给电动机的选择 (12)

5. 4 进给系统设计计算实例 (13)

6. 步进电动机的控制 (20)

7. 机床数控改造中常用部件 (23)

设计小结 (24)

致谢 (25)

参考文献 (26)

机床数控化改造

摘要

本论文简要介绍了机床数控改造的目的和任务，介绍了机床数控改造总体方案设计及步骤，结合卧式车床CA6140 进给系统进行了设计计算及举例，同时简要介绍了在数控改造中的常用的典型部件的结构、连接和调试，以及机床数控系统的选型、机床数控系统改造过程中的安装及调试。机床数控改造的设计计算主要由机械设计计算和电气设计计算组成。机械部分设计计算内容包括进给传动部件结构的设计及使用，传动系统的转动惯量、切削力、转矩等的计算，进给步进电动的选择。

关键词：数控改造进给系统步进电动机

Abstract：This papar briefly introduced the purpose of machine tools and task of CNC machine tools on the overall programme design and steps , with horizontal lathe CA6140 feeding system for the design and calculation , for example At the same time briefly in the NC, typical of the common parts of the structure ,linking and debugging,and the selection of NC machine tools , CNC machine tools in the process of installation and debugging.The design of CNC machine tools ca1culated mainly by mechanical and electrical design and calculation of design and calculation.Mechanical design calculautions to include the contents of transmission parts of design and use of the transmission system moment of inertia , cutting force , torque ,

and so on , into the stepper motor choice .

Key words : NC to transform into the stepper motor system

前言

随着现代工业技术的飞速发展，机械加工设备的自动化程度越来越高，各种类型机床已相当普及。数控机床所占比例逐步增加，原有的普通机床己越来越不能满足现代加工工艺及自动化的要求。如果将现有设备全部更新换代，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备闲置又将造成极大的浪费。提高机床的数控化率有两个途径：一是购买新的数控机床，二是把普通的旧机床改装成数控机床。最经济的办法就是对机床进行数控改造，这样既可以满足现代加工工艺及自动化的要求，又可以减少资金的投入，采用此种方法对中小企业和乡镇企业是十分理想的选择。目前，很多企业采用数控改造的办法来提高机床数控化率，加强设备的自动化技术水平。

微型计算机技术应用到工业自动化控制的普及表明机床的数控化改造己有了一定的发展，并为下一步的改造的进行指明了方向。计算机数控技术的应用不仅提高了机床的自动化程度，而且解决了普通机床无法完成复杂型面数控的零件加工问题，实践证明，采用现代的数控系统改造旧机床，投资少见效快，且在结构和原理上和传统的金属切割机床几乎相同。改造后的机床基本能满足现代加工工艺的需要，提高产品的加工精度和生产效率，增强了机床的加工能力和适用范围。

用数控技术改造机床和生产线具有广阔的前景和市场，已形成机床和生产线数控改造新行业，在美国，从事机床改造著名公司有Bertsche工程公司、Ayton 机床公司、Devlieg-Bullavd(得宝)服务集团公司和US设备公司，且美国得宝已在中国开办公司。在日本，从事机床改造的著名公司有大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工公司和三本工程公司等。而我国机械制造水平与发达国家相比距离很大，机械设备陈旧，技术水平落后。虽然我国的机床拥有量极大，但大部分机床的役龄较长，在经济财力不足的情况下，采用旧机床改造来提高设备的先进性和数控率，是一个极有效和实用的途径。机床改造业作为一个新的行业，生机盎然。在我国的武汉、沈阳、北京、烟台、西安、广州、南京等省市的许多数控厂家和专门的数控改造公司，一直在从事旧机床的数控改造。从这可以看出我国的数控改造业有一定的基石，但还有待进一步提高。

1 机床数控化改造的任务

普通机床的数控化改造的任务，一般是指对原有机床的机械、液压、气动和电气系统做一定的改造，并在原有的普通机床上加装数控系统，使改造后的机床具有数控加工能力，从而提高机床的自动化程度、加工精度和生产效率。普通机床的数控改造过程如图 1 所示。由此可以看出普通机床数控化改造的主要任务是：

1) 对加工对象进行工艺分析确定工艺方案，根据已制定工艺方案选定被改

造机床的类型。

2) 根据工艺和已选定的机床拟定机、电、液、气的数控改造总体实施方案。

3) 机床数控改造实施及调试运行验收。

图 1 普通机床数控改造框图

2 机床数控改造的基本要求

1、一定的加工范围

机床所能完成的加工零件、零件尺寸、毛坯形式和工艺工序都是有一定的范围的。一般数控改造根据使用要求分为两种形式：一是将普通机床改造成通用数控机床，即可以完成一定的尺寸范围内的各种零件的多工序加工；另一种是为了完成一类和几类或一种和几种零件的加工，将普通机床改造成专用数控机床。一般说来，工艺范围越窄，结构越复杂，越容易实现高的生产率，同时，也可以适当降低机床的改造成本。

2、保证加工精度和表面粗糙度

机床应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，并能在长时间内保持这一精度和表面粗糙度。工件的精度和表面粗糙度是由机床、刀具、夹具、切削条件和操作者等方面因素决定的。就机床方面来说，要保证被加工零件的精度和表面粗糙度，机床本身应具备一定的几何精度、传动精度和动态精度。

3、有足够高的生产率和自动化程度

生产率常用单位时间内机床所能加工的零件数量来表示：

Q=1/T

总=1/ (T

切

辅

准

N)件=/小时

式中Q——-单位时间内的产品数量；

总

一—单位总时间；

切

——-单位切削时间

辅

——-单位辅助时间(如装卸工件、开停机床、快进快退等)

准

——加工一批零件的准备终结时间(如调整机床，装卸工夹具等循环外的辅助时间)

N———-每批工件数量

从上式可以看出，要提高生产率，须缩短T切、T辅、T准。缩短T切的办法是提高切削用量，采用多工件多工位加工等。缩短T辅和T准的办法有自动化、快进快退、快速换刀、快速装夹等。

机床自动化程度化系数表示：

K=T

自/T

循

式中T

自

-------一个工作循环中由机床自动工作的时间：

循

----------完成一个工作循环的总时间。

提高机床的生产率和自动化程度，就是在保证工件加工质量的前提下，以最经济的方法，合理利用刀具，最大限度地缩短机动时间和辅助时间。因此，在机床数控改造时要在工艺分析的基础上，合理选择机床的主要参数(如主轴电动机功率、主轴转速、工作台或刀架的移动速度等)和数控应具备的功能。

4、操作维修方便，使用安全可靠

机床的操作、观察、调整、装卸工件和刀具应方便。机床的维护维修应简单，部件便于装卸，易于查找故障和修理。

使用安全主要是指设备和人身的安全，包括操作者的安全，机床误动作的防止，主轴和工作台(刀架)超程、超载的保护，有关动作的互锁等。

5、精心设计，降低成本

在机床数控改造中，应在满足机床使用要求和质量的基础上，尽量降低改造成本。机械技改件、数控伺服系统的功率转矩是关键，一定要精心设计计算，特别是专用机床数控改造无可比性，设计计算和实践经验尤为重要，精确的设计计算才能避免大马拉小马和小马拉大车的现象。

3 机床数控改造的一般步骤

机床的数控改造中，就是将旧普通机床改造为数控机床的过程。虽然各种类型机床数控改造的细节上有差别，但归纳起来，机床数控改造的一般步骤可分为加工零件工艺分析、改造方案的设计、结构设计与计算、机床改造过程实施、改造后机床的调试运行等几个阶段。

1、零件的工艺分析

加工零件工艺分析是数控改造的第一步，是用来选择被改造机床的依据，也是机床改造中设计计算和方案设计的主要依据。针对加工零件形状、尺寸、工艺工序、切削用量、工作效率，估算出切削力及切削功率，确定机床运动方式、机械传动及结构。在此基础上，设计机床主轴、进给系统等的总体方案。

2、改造方案设计

方案主要包括机床运动方式的确定、机床执行机构的结构及传动方式的确定、数控系统和伺服系统的选择、机床电气系统的连接等内容。方案设计应根据设计任务书和具体要求进行调研，查阅相关的技术资料，提出机床改造的总体方案，在此基础上对方案进行分析论证，确定方案。其中应考虑自动化、高效能的要求和经济的合理性。

3、结构设计及计算

在零件工艺分析的基础上，根据初步确定的刀具、切削用量和效率，计算总切削力和切削功率，从而计算出进给系统的转矩和功率等，出此来选择数控系统的步进电动机或其他类型驱动系统。性能好的一般选择交流或直流伺服驱动系统。机械部分的整体品质将直接影响零件加工精度，选择滚珠丝杠螺母和同步齿轮带传动，将大大提高机床传动精度。

4、数控机床改造过程的施

1) 对机床原有零部件精度达不到设计技术要求的进行恢复或更换，如主轴、

导轨、丝杠、轴承、工作台、床鞍、中滑板等。

2) 改造和制造主要零部件，如床鞍、中滑板、主轴编码器支架、连轴器等。

3) 选购零部件，如数控系统、伺服系统、电动刀架、滚珠丝杠副等。

4) 零部件、数控系统、整机安装。

5、改造后的调试运行。

这主要是指机床机械安装精度和传动链的间隙调整，机床电气控制、数控系统的功能调试与运行，进给传动系统纵向和横向的间隙进行测试等，并设置和选择数控系统的参数, 还对系统的抗干扰能力进行评估。

4机床数控改造总体方案

设计改造方案的确定是机床改造的第一步，即根据被加工零件的工艺要求和被改造机床的实际情况对机床各方面进行综合分析，拟定出总体方案，作为主要部件和零件设计及数控系统选择的依据。

4.1 机床数控改造总体方案设计的依据

1、工件

工件既是选择机床的依据，也是机床改造后加工的对象。不同类型的零件，其形状、尺寸要求和加工方法就不同，对机床的动作也不同。在工艺分析的基础上，初步确定其加工程序，刀具和主要的切削用量，并计算出切削力及切削功率，以此作为选择驱动部件的依据，常采用计算结合类比法或测定法完成。

机床改造为数控通用机床时，对工件的分析应是若干个典型的工件。

2、机床

在确定加工的对象后，根据已制定工艺方案初步选定被改造机床的类型，根据机床的新旧程度，对该机床的结构、刚度、规格和技术状况，进行检测分析，研究机床的各部件可利用程度和零部件去留情况，如导轨、主轴等。

3、使用要求

使用部门根据自己的具体情况，如操作工人的技术水平、维护维修能力、刀具刃磨能力和工作环境等，提出特殊的使用要求。

4、改造条件

改造条件是指机床数控改造实施的现有条件。主要包括：

1) 机床零部件改造和制造的条件，即本部门的加工能力和工艺水平、外协

加工情况等。

2) 外购零部件情况，即主要改造部件的采购。

3) 装配条件，即装配能力和技术水平。

4) 机床数控改造经费。

4.2 工艺分析

1、工艺方法对机床数控改造的影响

机床上的工艺方法按工种可分为车、铣、刨、镗、钻、磨等；每个工序又可以细分如车削有车外圆、车端面、车槽、车螺纹等；按加工精度和表面粗糙度又可分粗加工、半精加工、精加工等。工艺方法对机床的性能、机床和刀具结构等影

响都很大。

2、通用机床的工艺分析

普通机床改造成数控机床时进行工艺分析，首先应明确在机床上可以完成的典型工艺，以及实现这些工艺所需的运动。如数控车床上可以完成：车端面及镗孔、车螺纹、钻孔等。

3、专用机床的工艺分析

此工艺方法是针对特定加工对象拟定的，主要包括：

1) 确定工艺方法

2) 拟定夹具方案

3) 绘制夹具示意图

4) 分析机床的运动

机床上的运动按功能分为表面形成运动和非表面运动。表面形成运动直接影响加工表面的精度和表面粗糙度，表面形成运动又可分为主运动和进给运动。非表面形成运动包括刀具的移近、工件的夹紧等，它不参与加工表面的形成过程，但不可缺。

机床运动按照数控机床坐标系的规定，主要分为X、Y、Z三个坐标轴和A、

(完整版)普通机床数控化改造实例及分析

普通机床数控化改造实例及分析来源：数控产品网添加：2010-05-22 阅读:649次 [ 内容简介] 机床与生产线的数控改造主要内容有：(1)恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； (2) NC化，在普通机床上加数显装置或加数控系统；(3)翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；(4)技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。现在很多企业为了生存和发展，不断地提高机床的数控化率是必要的。需要进行数控改造的设备一般包括传统机床及近期从国外引进，因存在问题而不能投产的机床设备和生产线。我们芜湖高新重型机床有限公司，在机床数字化控制和改造方面有独特的心得和实际经验。在普通机床恢复精度改造成高效的数控机床方面做了大量的工作。现为了更好的服务客户，我们总结了有关机床数控改造的知识供大家参考。一、数控改造的内容机床与生产线的数控改造主要内容有：(1)恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； (2) NC化，在普通机床上加数显装置或加数控系统；(3)翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；(4)技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。二、数控系统发展的趋势 l．向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控任务PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。在远程通信、远程诊断和维修的应用将更加普遍。 2．向高速化和高精度化发展 3．向智能化方向发展 (1)应用自适应控制技术。数控系统能检测过程中的重要信息，并自动调整系统参数，改进系统运行状态。 (2)引入专家系统指导加工。将熟练工人和专家经验、加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 (3)引入故障诊断专家系统 (4)智能化数字伺服驱动装置。可以通过自动识别负载和自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行状态。三、数控系统的选择 1．开环系统该系统的伺服驱动装置是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。这种系统不需要位置和速度反馈，位移精度主要决定于步进电机的角位移精度和齿轮丝杠等传动元件的精度，所以位移精度低。但系统结构简单、调试维修方便、工作可靠、成本低、易改装成功。 2．闭环系统该系统由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置信号反馈给计算机，与给定值进行比较，将两者的差值放大并变换，驱动执行机构，以消除偏差。此系统复杂、成本高、对环境温度要求严。但系统精度高、速度快、功率大。可根据产品技术要求，决定是否采用。

CA6140普通车床数控化改造设计

目录第一章设计任务 (5) 1.1题目： (5) 1.2 任务 (5) 第二章总体方案的确定 (6) 第三章机械系统的改造设计方案 (7) 3.1主轴系统的改造方案 (7) 3.2安装电动卡盘 (7) 3.3换装自动回转刀架 (8) 3.4螺纹编码器的安装方案 (8) 3.5进给系统的改造与设计方案 (9) 第四章进给传动部件的计算和选型 (10) 4.1脉冲当量的确定 (10) 4.2切削力的计算 (10) 4.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (11) 4.4同步带减速箱的设计 (12) 4.5步进电动机的计算与选型 (13) 4.6同步带传递效率的校核 (16) 第五章绘制进给传动机构的装配图 (18) 第六章控制系统硬件电路设计 (21) 第七章步进电动机驱动电源的选用 (22) 第八章容总结 (29) 参考文献 (30) 摘要

我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要容之一。

关于数控机床改造方案的方法选择及设计

关于数控机床改造方案的方法选择及设计【摘要】随着我国科学技术的不断发展、基础材料工艺的生产工艺不断改善，消费者对产品的质量的要求也在随着时间的推移而增加，但是作为加工仪器部件、机械零件的主要工具，机床的数控化率水平相比于发达国家还是有很大的差距，目前我国加工机床的数控化率在3%左右。非数控化机床加工产品精度差、质量难以保证、种类少、劳动强度高、效率低。在我国劳动力成本不断增加、国际市场竞争加剧的情况下，加工企业在国内、国际市场的竞争力不断下降，这中情况对企业的生存和发展是巨大的威胁，机床数控化普及已经到了迫在眉睫的阶段。本文简单介绍机床数控化改革的方法和不同机床的改造方案的确定。【关键词】数控机床改造措施意义 1数控机床改造的历史背景进入21世纪后，我国每年生产的数控机床在10000台左右，数控化率在8%上下。但多数的加工制造企业的加工、生产设备是传统的机床，而且使用多年，加工效率和质量得不到保障。但是这类机床数量众多，而且多数机床机械加工部分尚可使用，这使得数控机床改造有非常广阔的市场。 2数控机床改造的条件

现行使用的机床只有部分适合对其进行数控改造，至少应具备下列条件：一、现有机床的基础机械部件基本完好，具有足够的机械强度，在升级改造完成之后能够继续服役一定年限，有能力为企业创造一定价值。二、改造机床的整体费用要适当。在升级改造之前需要对机床性能评估和改造项目整体费用进行预算，对于性价比比较低的升级改造项目要妥善考虑甚至放弃升级改造计划，以达到整体收益最大化的目标。三、改造升级的技术要成熟。国内外先进的数控技术经过多年实践，已经具备了一定的技术基础，在进行项目升级改造的过程中可以适当的进行借鉴，以减少升级过程中的技术难度。 3机床数控改造的方向（1）对现有机床进行评估，可以正常使用但生产效率低、加工精度不够的进行模块化改造；对于现有数控系统整体瘫痪、伺服器停止更新致使机床无法正常使用的考虑数控系统整体升级，引进国外近年来先进成熟的系统与现有机床进行匹配。（2）对于因长期使用产生磨损的机械部件进行修配、再加工，甚至更换新的部件，以达到甚至超过机床原有精度。（3）使用创新技术。现有机床很多都是十年之前使用的老一代数控系统，加工程序单一、生产控制能力不强，可以采用新的模块进行编程，增加不同的加工工艺参数，使加

CA6140普通车床的数控化改造毕业设计论文

摘要普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架

一绪论我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，

CA6140车床数控化改造解析

摘要数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好的解决了现代机械制造中的结构复杂.精密.批量小.多变零件的加工问题。且能稳定加工质量，大幅度提高生产效率。但数控机床价格昂贵，一次性投入对企业来说负担很大。另一方面，在国内还有大量的普通机床,只需对其进行一些相关的技术性改造就可以形成一定生产能力的经济型数控机床。不仅能节省很大一部分资金，还能提升其市场竞争力。具有极大的经济潜力。对于职业院校的数控实训教学而言，通过闲置的普通车床进行数控化改造，可盘活资产，实现资产优化配置，同时对教师和学生而言也是一次很好的学习、锻炼和提高的机会。对推动教学改革、专业转型和课程开发都有积极的意义。我院现有闲置的普通车床为云南机床厂生产的CAY6140-1000，通过对该机床的结构特点进行分析，对机械和电气进行数控化改造，改造后的数控车床主要用于中小型轴类零件、盘类零件及螺纹的加工。

第一章数控机床的结构和工作原理 1.1数控车床工作原理及加工特点以数字形式进行信息控制的机床称为数字控制机床，简称为数控机床。数字控制系统是相对于模拟系统而言：数字控制系统中的信息是数字量，而模拟控制系统中的信息是模拟量。随着计算机技术的发展，硬件数控系统已被逐渐淘汰，取而代之的是计算机数控（CNC）系统。图1-1 数控车床 1．数控车床的工作原理数控车床加工零件时，首先应编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如择刀、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作，使刀具与工件及其辅助装置严格地按照程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。 2．数控车床的加工特点（1）高难度零件加工：“口小肚大”的内成型面零件，有仅在普通车床上难以加工，还难以测量。（2）高精度零件加工：高精度零件均可在高精度的特种数控车床上加工完成。（3）高效率完成加工：为了提高车削加工的效率，通过增加车床的控制坐标轴，就能在一台数控车床上同时加工出两个多工序的相同或不同的零件，也便于实现一批工序特别复杂零件车削全过程的自动化。 1.2 数控车床的组成数控车床一般由输入/输出装置、CNC装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器及电器控制装置、辅助装置、机床本体和测量装置组成。图3-1是数控车床的组成框图。其中除机床本体之外的部分统称为CNC系统

机床数控化改造实例

前言 2005年，我国数控金属切削机床生产59639台，进口30746台。除部分出口外，总消费数量约85000台。在生产的数控金属切削机床中，经济型数控机床占60%以上（生产的数控机床中经济型数控机床占89%到90%），中档以上的数控金属切削机床不足40%。2006年，我国机床工业的产值和销售收入保持较高的增长速度，其中数控金属切削机床产量快速增长，全年生产85756台，同比增长32.8%，增幅高于金属切削机床产量增幅的18.4%。2007年1月至10月我国进口金属加工机床57.06亿美元，其中金属切削机床进口达41.98亿美元，同比减少8.18%，所占比例为73.57%；成形机床进口达15.08亿美元，同比增长5.68%，所占比例为26.43%。专家认为，目前我国机床市场的需求结构已经发生了很大的变化，数控机床，特别是普及型数控机床将逐步成为市场主体。国内的机床制造企业在努力开拓高档机床的同时，一定要加速普及型数控机床产业化步伐。通过生产和进口数控机床并不能满足我国日益增长的制造业需求，而淘汰大型企业原有的大量普通金属切削机床不但会造成很大的浪费，而且会因为缺乏资金购买大量的数控机床来填补淘汰普通金属切削机床后的机床空缺，造成停产。所以，目前数控化改造是适应我国制造也迅猛发展，资金短缺，旧有机床所占比例大的国情所需。据调查，现有的与机床数控化改造有关的书籍不多，在网上有关机床数控化改造的问题很多，但是多偏向于一些基本的改造常识和高级的改造技巧方面的问题。由于机床数控化改造涉及的知识面广，若没有专业知识的支持，改造后的机床在使用中会出现很多问题，进而造成事故；而且数控化改造的市场也会因此变得不规范。因此，数控化改造的规范化设计改造是非常迎合目前数控化改造市场的需要的。机床数控化改造主要是针对数控系统，伺服系统，辅助控制系统和液压系统的改造。由于数控机床本身是机，电，液一体化，结构复杂的产品，因此在改造中是否按照准确的计算方法计算，是否按照规则，要求选择改造方案和元器件类型，是决定改造后机床性能，运行精度，加工质量和可靠性的关键因素。本书着眼于数控机床改造的具体实例，通过提供详细的计算公式，选择原则和选择方案，进一步说明了数控机床的改造方法。同时根据已有的改造案例总结改造中出现的问题，并说明相应的改造方法。第一章机床数控化改造概述 1.1 机床数空化改造的必要性 1.1.1微观改造的必要性从微观上看，数控机床同传统机床相比有如下突出的优越性，而且优越性都来自数控系统计算机的威力。 1）可以加工传统机床加工不出来的曲线，曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。

C6140普通车床数控化改造设计方案

C6140普通车床数控化改造设计方案有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术

数控机床改造方案及实施

数控机床改造方案及实施一、具体步骤机械修理与电气改造相结合一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改造成功的基础。先易后难、先局部后全局确定改造步骤时，应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，使人的注意力能集中到关键地方。根据使用条件选择系统针对某台或某几台机床，确定它的环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线，甚至有否鼠害等外界使用条件，这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据，使改造后的电气系统有了可行的使用保证。当然，电气系统的选择必须考虑成熟产品，性能合理、实用，有备件及维修支持，功能满足当前和今后若干年内的发展要求等。落实参与改造人员和责任改造是一个系统工程，人员配备十分重要。除了人员的素质条件外，根据项目的大小，合理地确定人数与分工是关键。人员太少不利于开展工作，人员太多也容易引起混乱。根据各个划分开的子系统，确定人员职责，有主有次，便于组织与协调。如果项目采用对外合作形式，更需在目标明确的前提下，界定分工，确定技术协调人。改造范围与周期的确定有时数控机床电气系统改造，并不一定包含该机床全部电气系统，应根据科学的测定和分析决定其改造范围。停机改造的周期，根据各企业的实际情况确定，考虑因素有生产紧张程度、人员技术水平、准备工作充分程度、新系统大小与复杂程度，甚至还包括天气情况等。切忌好大喜功，急于求成，匆忙上阵，但也要合理安排，防止拖拖拉拉。二、改造的技术准备改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括：机械部分准备

C6140普通车床的数控化改造

机电一体化系统设计任务书总汇课题：C6140普通机床的数控化改造姓名：蒋青松（第7组）班级： 5 学号：专业：机械设计制造及其自动化院系：机械工程学院 2015年6月

任务一一：总体方案的确定总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。 1.普通车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。 2.普通车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。 3.根据技术指标中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，决定选用MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。MCS-51系列8位机具有功能多、速度快、抗干扰能力强、性/价比高等优点。 4.根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等，还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。 5.为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵、横向的进给传动应选用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副；为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠丝杠的螺母应有预紧机构等。 6.计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速齿轮副，且应有消间隙机构。

二：机械本体初步原理框图

数控原理框图三：问题说明 1：连续控制系统：由于在铣削加工中，要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定的函数关系，即刀具以给定的速度相对于工件沿加工路径运动（因为点位控制系统要求工件相对于刀具运动过程不进行切削），所以选择之； 2：开环控制系统：该改造属于经济型数控机床，加工精度要求不高，没有加入反馈系统，为了简化系统，降低成本，所以选择之。3：机床选择X，Z两轴联动。 4：由于是开环控制，而且结构简单，适用于普通数控机床，功能水平低。

传统机床数控化改造的意义、市场以及实施方法

传统机床数控化改造的意义、市场以及实施方法一、机床数控化改造的意义一般说来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性。 1.可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 2.可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。 3.加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要工人“修配”。 4.可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。 5.拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 6.降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

数控技术现已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。二、机床数控化改造的市场由于机床下游行业固定资产投资连续几年快速增长，国内机电产品市场需求年均增长30％，带动了机床市场需求30％以上的增长。从2002年开始，我国就成为世界第一机床消费大国。2004年国产金属切削机床年产量达到38.94万台、数控机床产量5.19万台；2005年前三季度，我国金属切削机床和数控机床产量分别达到34.08万台和4.33万台。我国的大多数制造行业和企业的生产、加工装备大多数是传统的机床，而且多数是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响到企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。由于近几年国内外数控系统的高速发展，使原来进口的高档数控系统已不再满足日新月异的产品需求，迫切需要更换最新的数控系统及软件。我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备

浅谈普通机床的数控化改造

浅谈普通机床的数控化改造数控机床是机电一体化的产品，它可以很好的解决现代机械制造中复杂的结构，并且在机械制造业中起着很大的作用。作为拥有机床的大国，普通机床的保有量很大。所以，对普通机床的数控化改造是一种较好的选择。标签：机电一体化；提高效率；经济效益 1 普通机床的改造意义当前市场竞争激烈，需求多变。普通机床已不适应多品种、成批量生产的要求。而数控机床则结合了数控技术、PLC控制、检测技术等先进技术，可满足批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件要求。只需要改变加工零件程序，便可以满足不同的加工对象，无需对机床做任何调整。经过多次大修的普通车床，其零部件的尺寸改变较大，主要传动部件经过多次的更换、调整，仍然存在较高的故障率。传统的修理方案很难满足加工要求，而且维修费用高。因此进行数控系统的改造是必要的。在机械加工行业中，数控机床的使用越来越广泛。数控机床的发展，既要全功能、高性能，又得简单实用，而且还得具有自动加工，操作和维修方便的基本功能。 2 数控化改造后的优越性（1）提高加工精度和生产效率。（2）提高机床的质量和性能，满足复杂型面零件的加工要求。（3）实现机械加工的自动化，效率可提高2-6倍。（4）可减少零件在机床间的频繁搬运时间，降低定位误差，实现工序的集中。（5）可实现自动报警、监控、补偿等多种自检功能，可以监视机床运行状态。（6）采用数控机床，不但可以降低了工人的劳动强度，节约了劳动力，大大减少了工装时间，同时可以缩短新产品试生产周期和测试周期，可对市场需求做出快速反应。 3 数控化改造主要解决的问题（1）查找出普通机床所存在的问题，恢复其功能。

普通车床数控化改造总体方案设计

普通车床数控化改造总体方案设计 1.机械部分的改造设计 ca6140车床的主轴以及进给系统都是由法兰式电动机拖动。普通车床主轴传动系统部分改造难度大、成本高，且精度提高有限，所以在改造此类机床时，摇臂钻床要选那些主轴各方面性能能满足使用要求的。改造时，保留原主轴系统，对进给传动系统及电气控制系统进行改造。进给传动系统的传动精度及效率也是数控机床性能的重要组成部分。原机床进给箱为交换齿轮箱，结构复杂、反向间隙大、传动精度差。在改造过程中，采用步进电动机与滚珠丝杠，并装有减速机构的传动方式，通过减速机构可得到所需的减速比并增大驱动力矩。普通车床原机床是用滑动丝杠，传动误差大，因此在数控化改造中将其更换为滚珠丝杠。滚珠丝杠的传动效率高、无爬行、预紧后可消除反向间隙、精度高。改造后ca6140车床的横向、纵向传动方式为：步进电动机一消隙齿轮一滚珠丝杠螺母副一工作台的传动方式。ca6140车床垂直方向的传动方式为：步进电动机一圆锥齿轮一滚珠丝杠螺母副一工作台。同时，垂直方向还应考虑滚珠丝杠的自锁，采用超越离合器的自动平衡装置实现自锁。 ca6140车床的导轨是采用铸铁-铸铁或铸铁—淬火钢滑动导轨，其静摩擦因数大，摇臂钻床动、静摩擦因数相差较大，低速时易出现爬行，力矩损失大，影响运动的平稳性和定位精度。若是将导轨改造成滚动导轨或静压导轨，工艺复杂、费用大、周期长；所以在对ca61 40车床改造时采用在普通车床原导轨上粘接聚四氟乙烯软带的方法。聚四氟乙烯软带是以聚四氟乙烯树脂为基材与耐磨填充料复合后，在常温下用模压法成型烧结、车削和活化处理制得。其特点是摩擦因数低，抗磨损，静、动摩擦因数差值小，定位准确，防振消声运行平稳，低能耗，具有耐老化和足够的力学性能，对提高机械加工精度、延长导轨副使用寿命也

普通车床的数控化改造

? 电气技术与自动化? 李盛宇? 普通车床的数控化改造
普通车床的数控化改造
李盛宇
( 丽水学院机械系 ,浙江丽水 323000)
摘要 : 通过对普通车床的数控改造 ,使其加工精度明显提高 ,定位准确可靠 ,操作方便 ,性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控化改造有一定借鉴与推广作用。关键词 : 车床 ; 数控 ; 改造中图分类号 : TG511 ; TP205 文献标识码 :B 文章编号 :167125276 (2005) 0320121203
The Alteration of Numerical Control Lathe
L I Sheng2yu (Lishui College , Mechanism Science Depart ment , ZJ Lishui 323000 , China) Abstract : This paper int roduced an alteration met hod of numerical cont rol lat he. This alteration leads t he ma2 chining precision sharply improved. The positioning is precisie and reliable , and t he manipulation is conve2 nient , finally t he price is much cheaper. This met hod is wort hy to popularize for reference. Key words :lat he ; numerical cont rol ; alteration
0 前言
数控技术水平的高低和数控设备拥有量的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。但是 ,发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大 ,这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床 , 而去购买昂贵的数控机床 , 势必造成巨大的浪费。因此 ,普通机床的数控化改造大有可为。为了机电一体化和数控加工技术专业教学的需要 ,更新现有的数控实验设备以改善办学条件 , 比较经济有效的办法就是充分利用和改造现有的设备 , 满足教学实践的需要。为此 , 对我校实习厂原有的 S K360 普通车床成功地进行了数控化改造。
有关资料 ,确定总体方案为 : 利用数控系统对输入的加工程序进行运算处理 ,发出的进给指令通过 I/ O 接口输出给 X 轴和 Z 轴步进电动机 ,经齿轮减速后 ,带动滚珠丝杠转动 , 由螺母带动刀架直线移动 ,从而实现纵向和横向的自动进给运动。换刀指令通过刀架控制器控制三相电动机实现刀架转位功能 ,由脉冲编码器协调完成螺纹车削功能 ( 图 1) 。
2 数控改造的主要结构
2. 1 数控系统
数控机床的价格主要由数控系统来决定 ,数控系统从功能上可分为低中高三档 , 中高档系统 ( 如 Siemlens 、 Fanuc 和华中 I 型等 ) 功能齐全 , 性能优良 ,但价格偏高 ( 2～4 万元不等) 。结合实际 ,从实用角度出发 ,我们选择了中美合作兰博数控公司的产品 : LBNC - 2 T 型数控车床系统 , 该系统采用 8031 单片机为主控单元 , 编程格式符合 ISO 国标代码标准、三排数码管显示程序字符和两轴动态坐标 ,具有自动加工、自动换刀、车螺纹和 MD I 等功能 ,是教学、生产两用型的数控系统。
1 总体改造方案
数控机床由机床、数控系统和外围技术三部分组成。普通车床改造的目的是利用数控系统控制车床自动完成机械加工任务 ,提高车床的加工精度和生产率。在考虑经济型数控机床改造具体方案时 ,所遵循的原则是在满足需要的前提下 , 对原有车床尽可能减少改动量 ,以降低改造成本。改造中需要解决的问题是 : 将机械传动的进给和手动控制的刀架转位改造成数控装置控制的刀架自动转位和自动进给的数控加工车床。根据 S K360 车床的
M achi ne B uil di ng & A utom ation , J un 2005 , 34 ( 3) : 121 ～ 123
2. 2 纵向 ( Z 向) 进给系统
a) 设计思路 : 纵向进给系统由步进电动机经
减速后驱动滚珠丝杠螺母机构运动 ,带动大拖板左右纵向移动。步进电动机安装在纵向丝杠的右端。
? ? 121
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C6140机床数控化改造

课程设计说明书课程名称：课程设计题目：用CNC改装C6140车床的进给系统学院：南昌大学科学技术系：机电专业：机械设计制造及其自动化班级：082班学号：7011208084 学生姓名：谭辉起讫日期：2011.11.29￣~￣2011.12.16 指导教师：胡庭蔚职称：教师系分管主任：审核日期：

目录设计任务书……………………………………………………………前言…………………………………………………………… 1.1概述………………………………………………………. 1.2控机床的特点及其组成………………………………… 1.3可行性论证……………………………………………… 1.4改造方案的拟定………………………………………… 1.5课程设计的主要参数…………………………………… 1.6给伺服系统机械部分的设计计算…………………… 1.7、滚珠丝杆螺母传动副的设计计算及选型……………… 1.8、滚球丝杆螺母副的设计计算与选型…………………… 1.9、关于传动设计计算……………………………………… 心得体会……………………………………………………….. 参考文献………………………………………………………. 致谢…………………………………………………………….

前言计算机技术和先进制造技术的发展，推动了机械加工在各方面的变革和进步。典型的数控机床已成为现代加工器械的鲜明代表。考虑到企业的生产效率和投资成本，普通车床的数控化改造将是一个极为有意义的课题。在过去的几十年，虽然金属切削的基本原理变化不大，但随着社会生产力的发展，要求制造业向自动化和精密化方向发展，而刀具材料和电子技术的几部，特别是微电子技术、电子计算机技术的进步，运用到控制系统中，技能帮助机床的自动化又能提高加工精度，这些都要求对旧机床进行改造，另外，在经济方面，用机床的数控改造比更新设备节约50%的资金。再加上市场的原因，由于目前机床市场供给无法满足大量的机床设备的更新要求，因此更显示出机床数控化改造的必要性。数控改造相对于购置机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多的突出优点。由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲面和曲线。而且计算机有很强的记忆和储存能力，可以将输入的程序记忆和储存下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不像新购买的机床不了解加工精度，而改造的机床可以精确的计算出加工能力。另外，数控改造可以充分利用现有地基，还可以根据技术革新发展的速度,及时的提高生产设备的自动化水平。

普通车床的数控化改造培训资料(doc 36页)

普通车床的数控化改造第一章绪论 1.1 本文选题的背景及意义 1.1.1 金属切削机床及其在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，他是制造机器的机器，所以又被称为“工作母机”或“工具机”。机床的母机属性决定了它在国民经济中的地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。可见，机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床则是机械制造工业的基础。一个国际机床工业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。

出一些特殊要求,甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求,这就需要迅速变型设计和修改相应的图纸及技术文件。在国外,这项修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周,而在我国机床厂用手工操作就至少需1～2个月,且由于这些图纸和文件涉及多个部门,常会出现漏改和失误的现象,影响了产品的质量和交货期。 (4) 现在我国工厂设计和工艺人员中青年占多数,他们的专业知识和实际经验不足, 又担负着开发的重任。 (5)由于长期以来形成的设计、工艺和制造部门分立,缺乏有效的协同开发的模式,不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见,容易造成产品的反复修改,延长了开发的周期。为解决这些问题,必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术,发展优化和仿真技术,提高产品结构性能,并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境,使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有

机床数控改造方案及实施模板

机床数控改造方案及实施

机床数控改造方案及实施改造的可行性分析经过以后, 就能够针对某台或某几台机床的现况确定改造方案, 一般包括: 1 机械修理与电气改造相结合一般来说, 需进行电气改造的机床, 都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容; 也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、内容; 还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改造成功的基础。 2 先易后难、先局部后全局确定改造步骤时, 应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行, 如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等, 待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中, 应先做技术性较低的、工作量较大的工作, 然后做技术性高的、要求精细的工作, 使人的注意力能集中到关键地方。 3 根据使用条件选择系统

针对某台或某几台机床, 确定它的环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线, 甚至有否鼠害等外界使用条件, 这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据, 使改造后的电气系统有了可靠的使用保证。当然, 电气系统的选择必须考虑成熟产品, 性能合理、实用, 有备件及维修支持, 功能满足当前和今后若干年内的发展要求等。 4 落实参与改造人员和责任改造是一个系统工程, 人员配备十分重要。除了人员的素质条件外, 根据项目的大小, 合理地确定人数与分工是关键。人员太少不利于开展工作, 人员太多也容易引起混乱。根据各个划分开的子系统, 确定人员职责, 有主有次, 便于组织与协调。如果项目采用对外合作形式, 更需在目标明确的前提下, 界定分工, 确定技术协调人。 5 改造范围与周期的确定有时数控机床电气系统改造, 并不一定包含该机床全部电气系统, 应根据科学的测定和分析决定其改造范围。停机改造的周期, 根据各企业的实际情况确定, 考虑因素有生产紧张程度、人员技术水平、准备工作充分程度、新系统大小与复杂程度, 甚至还包括天

机床的数控化改造设计

机床的数控化改造设计发表时间：2012-06-08T14:53:39.437Z 来源：《赤子》2012年第3期（下)供稿作者：孙杰王振锁杨玉山[导读] 对原有机床进行改造，既可以使机床发挥更大的作用，生产出质量更高的产品，又可以节约投资。孙杰王振锁杨玉山（辽沈工业集团有限公司，辽宁沈阳 110045）摘要：对原有机床进行改造，既可以使机床发挥更大的作用，生产出质量更高的产品，又可以节约投资。本文对普通机床伺服系统、数控系统、机械部件、传动装置元件、刀架等的改造设计进行了详细的阐述。关键词：机床；改造设计；数控化随着各行业对机械加工产品要求的不断提高和数控技术的飞速发展，数控机床以其精度高、效率高和劳动强度低等诸多普通机床无法比拟的优势，成为当今制造业的主流加工设备。一个企业设备数控化程度的高低已经直接影响到了它的生存。那些拥有大量普通机床的工厂，正面临着巨大的挑战。这些厂家效益不好的主要原因，一方面是大量普通机床闲置造成浪费，另一方面是没有足够的资金购买新的数控设备。因此，投入较少的资金，把原有机床进行升级改造，使之变成数控机床，就成了解决这一问题的最好办法。现在，机床的改造，特别是把普通机床改造成经济型数控机床，已经成为企业设备投资的重要组成部分。 1 伺服系统的设计伺服系统是数控机床的重要组成部分，它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息传递环节，又是能量放大与传递的环节。它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。例如，数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类。在普通机床的数控化改造中，一般选用价格较低的开环控制系统。该系统的执行元件——伺服电机，通常采用步进电机或永磁式交流伺服电机。 1.1步进电机是采用脉冲数字信号进行控制的，每转一转步距误差自动变为零，易于控制，价格最低。其设计的关键是对参数进行确定。确定参数的具体方法是先计算电机的步距角，其次确定其步距精度，然后再对它的转矩进行选择，最后选定步进电机驱动器。 1.2永磁式交流伺服电机常用于进给驱动系统中，它容量大，结构简单，运行可靠，效率高，但启动特性欠佳。其设计法是先确定电机的额定转速，其次设计其负载惯量，然后再确定它的额定转矩，进行电机预选，最后通过进一步的速度、加减速转矩及连续工作转矩的验算确定预选电机是否符合要求。 2 数控系统的设计数控系统是数控机床的中枢，是其中最关键的环节。目前，市场上数控系统的类型较多，涉及选择时要保证能购得最适合的系统，就必须要充分考虑改造中各方面的因素。 2.1要考虑被改造机床的功能要求。根据机床的功能要求选择数控系统，以使数控系统所具有的功能要与准备改造的机床所能达到的功能相匹配。既要避免因片面追求数控系统的高性能指标，而选择了功能远远多于改造机床功能的系统，造成功能过剩、资金浪费，且在一定程度上还可能潜伏下由于数控系统复杂程度的增加而带来故障率升高的隐患。又要保证所选数控系统能满足机床全部功能要求，不要出现一些因必须的系统功能短缺，影响其它功能的使用，使机床的优良性能发挥不出来。 2.2要考虑数控系统的制造厂商。老牌著名跨国公司主要有德国的西门子、法国的NVM等，国内公司主要有中华数控、中国珠峰、北京航天等。目前，进口系统的性能尚优于国产系统，但价格也较高，因此适用于大型高精度机床。国产系统功能较简单，性能较稳定，价格便宜，对一般车床、铣床已能可靠使用。 2.3要考虑数控系统与其它配件的匹配。如果数控系统、电机及驱动器的品种、牌号太杂，在连接各部件时，就可能会出现输入与输出信号的不匹配及在传送中信号产生滞后等现象。因此，设计时要优先考虑能提供进给伺服系统和主轴驱动的厂家的数控系统。 2.4在资金允许的条件下，尽量向著名厂家型号系列靠拢。一般著名厂商此类系统零件筛选更严格，制造工艺更规范可靠，性能稳定，能更好地预防电器元件的故障或提前失效引起的设备故障，也有利于维修。 3 机床机械部件的改造设计数控机床的机械部分在刚度、精度、速度、摩擦磨损等方面较普通机床有更高的要求。因此，不能简单地认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了机床数控改造的目的。而是应该从机床自身的价值考虑，分析改造要达到的目标和所需投入。从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值。对被改造机床的结构、性能、精度等技术现状作全面分析。其中包括机床原来的结构设计是否符合改造要求，部件结构是否仍然完好，各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用，各项精度是否满足要求，机床在加工中是否存在故障和历史上有无出现过重大故障。从该机床的投入产出率估算，确定最终改造方案。 3.1主传动系统的改造设计。在对主传动系统进行改造时，一般应尽量保留原主轴箱齿轮变速换档机构，只把主轴的正转、反转和停转由原来的机械控制改变为由数控系统控制。为了使改装后的机床主传动和进给传动保持必然的联系，要在主轴箱内安装一个与主轴同步旋转的旋转脉冲编码器。如普通车床改装为数控车床时，在主轴箱内装主轴脉冲编码器，以保证改造后的车床具备螺纹加工的功能。 3.2进给传动系统的改造。在对进给传动系统进行改造时，一般都应该把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部拆除。而每个方向的进给传动都改由各自独立的功率步进电机，经减速齿轮直接与带动滑板移动的丝杠连接，分别实现各坐标方向的运动，进行各坐标的控制。 4 对传动系统中的传动装置元件进行改造设计 4.1丝杠。丝杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置。改造设计时，为了满足数控机床上较高精度零件的加工要求，应该用滚珠丝杠螺母副替换原普通机床上的梯形丝杠螺母副。滚珠丝杠螺母副把传动丝杠与螺母之间的滑动摩擦变为了滚动摩擦，使摩擦损失减小，精度保持性、传动平稳性、传动效率等都得以提高。 4.2拖板。拖板是数控系统直接控制的对象。不论是点位控制、直线控制，还是轮廓控制，被加工零件的最终坐标精度都将受到拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响。除拖板及相配件精度要高外，由驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采用间隙消除结构。以满足传动精度和灵敏度的要求。常用的消隙方法有刚度调整法和柔性调整法两种。刚性调整法传动刚度较好，结构简单，但调整起来很费时；柔性调整法，一般用弹簧弹力自动消除齿侧间隙，传动刚度较低，传动平稳性差，结构复杂。改造中，可根据机床加工目标选用。具体选用可参考有关资料。